(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式により画像情報形成体表面に電子潜像を形成し、トナー等の帯電微粒子により顕像化し、転写材上に帯電微粒子を転写し、画像情報形成体上に残留した残留物をクリーニングするとともに転写材上の帯電微粒子を定着する一連の画像形成プロセスを実行する画像形成装置において、
前記画像情報形成体から離間して設けられた回収体と、前記回収体と前記画像情報形成体との間に電圧を印加する電源手段であって、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位をＶ0 、前記回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧をＶDC とすると、前記帯電微粒子の帯電極性が正極性ならば、Ｖ0 ＞ＶD Cとなるようにバイアス電圧を印加し、前記帯電微粒子の帯電極性が負極性ならば、Ｖ0 ＜ＶD C となるようにバイアス電圧を印加するとともに、前記表面電位Ｖ0 と前記直流バイアス電圧ＶDC との電位差ΔＶが５０Ｖ以上かつ３５０Ｖ以下となり、かつ前記画像情報形成体と前記回収体との間の空隙の放電開始電圧をＶBとすると、前記表面電位Ｖ0 を基準とした前記クリーニング電圧による電位の片振幅電圧値Ｖが５００Ｖ以上、ＶB 以下となるようにクリーニング電圧を印加する電源手段を有し、前記クリーニング電圧の印加により、前記画像情報形成体に残留する帯電微粒子に静電的な振動力を加え、その帯電微粒子の運動により前記画像情報形成体に残留する他の帯電微粒子に機械的な力を与えて、前記画像情報形成体に残留する帯電微粒子を前記回収体に移動させる第１のクリーニング手段と、
第１のクリーニング手段における画像形成プロセスの下流側に前記画像情報形成体の表面に接触して設けられたクリーニングローラを有し、このクリーニングローラにより画像情報形成体の表面から付着物を除去する第２のクリーニング手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。より詳しくは、一連の画像形成プロセスを終了した画像情報形成体等の部材上に残留した残留物を除去するクリーニング手段を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、一般に図１６に示すように、表面に有機光導電体層（以下、ＯＰＣ層と呼ぶ）やＳｅ、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）などを塗布したアルミ基体などで構成された画像情報形成体である感光ドラム９０に対向して帯電手段９１、現像手段９３、転写手段９４及び除電手段９５を備えている。
【０００３】
感光ドラム９０が時計方向（図中矢印Ａで示す）に回転すると、感光ドラム９０の表面は、帯電手段９１のコロナ放電等によって均一な帯電電荷が付与され、図示しないイメージスキャナ、ＬＥＤ等の露光手段９２による画像情報に応じた露光を受けて、静電潜像、電荷潜像、導電潜像などの電子潜像が形成される。
【０００４】
この電子潜像に対して１成分あるいは２成分現像手段９３から、バインダ樹脂にポリスチレンやスチレン−アクリル系共重合体などを用い、カーボンブラックなどにより着色した平均粒径１０〜２０μｍの帯電微粒子であるトナー８１を供給し、前記電子潜像は、このトナー８１により顕像化され、トナーによる顕像（以下、トナー像と呼ぶ）を形成する。
【０００５】
感光ドラム９０と転写手段９４との間には図示しない用紙供給手段により転写材である転写用紙９７が搬送され、感光ドラム９０表面において顕像を形成していたトナー８１が、転写手段９４のコロナ放電により感光ドラム９０から転写用紙９７に転写される。
【０００６】
トナー８１が転写された転写用紙９７は、図示しない用紙排出手段により排出され、図示しない定着手段により加熱又は圧力を受けて、トナー８１が溶融して、トナー８１によって形成された転写用紙９７上の画像が、転写用紙９７表面に定着する。
【０００７】
トナー８１を転写用紙９７に転写した後の感光ドラム９０は、光又はコロナ放電を用いて残留電荷を消滅させられる。
【０００８】
以上の画像形成プロセス中の転写手段９４によって転写用紙９７にトナー８１を転写する転写工程では、感光ドラム９０の表面に形成されたトナー像は、転写手段によって全てが転写用紙９７に転写される訳ではない。即ち、転写工程では、約８０％の効率で転写用紙９７に転写され、残りの約２０％は、感光ドラム９０の表面に残留トナー８２として残留する。また、感光ドラム９０の表面には、残留トナー８２以外に帯電手段９１や転写手段９４などのコロナ放電による生成物や転写用紙９７に含まれる紙粉及びタルクなどの付着物８３が付着する。これらの残留物である残留トナー８２や付着物８３は、次の画像形成プロセスの実行時に悪影響を及ぼし、帯電不良、像流れ等を起こし画像品質の低下を招く恐れが多分にあった。
【０００９】
そこで、転写手段９４と除電手段９５との間に、ウレタンゴム等の弾性部材からなるクリーニングブレード９６やナイロン、アクリル等の高分子ポリマー等からなるブラシを植毛したファーブラシなどのクリーニング部材を配設し、クリーニングブレード９６等の先端を感光ドラム９０の表面に圧接させることにより、転写工程終了後に感光ドラム９０の表面に付着している残留トナー８２及び付着物８３を感光ドラム９０の表面から掻き落とすようにしている。
【００１０】
クリーニング手段としては、クリーニングブレード９６以外に、ファーブラシやクリーニングローラなどがあるが、これらもクリーニングブレード９６の場合と同様にファーブラシやクリーニングローラなどのクリーニング部材を感光ドラム９０の表面に圧接させるものである。
【００１１】
また、特公平５−１７５５２号及び特公平５−２３４３６号に開示されているように、感光ドラム表面に近接して空気吸引口又は空気吹き出し口を設け、感光ドラム表面に接触するとなく、残留トナーや付着物を吸引又は飛散させ回収する空気吸引又は吹付する方法がある。
【００１２】
更に、特開昭６２−６７５７７号に開示されているように、回転軸を感光体に平行に配設し、かつ金属ローラを感光ドラムの表面との間に空隙を設けて配設し、該金属ローラに直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した回収バイアスを印加して、トナーを金属ローラの表面に静電吸着させて、クリーニングするようにしたものがある。
【００１３】
また更に、特公昭４７−４２３４０号に開示されているように、クリーニング手段として、クリーニングブレードを配設し、更にクリーニングブレードの上流側に、導電性を有する偏倚ロールなる回収部材を配設し、この偏倚ロールに直流バイアス電圧を印加して、クリーニングブレードで除去された残留トナーを静電吸引して回収する方法、そして特公昭４７−４２３４０号を改良し、最適条件を求めた特開昭６２−１２１４８０号がある。
【００１４】
そして、これらのクリーニング部材を用いたクリーニング手段は、画像情報形成体である感光ドラムのクリーニングのみならず、帯電ローラ、転写ローラ、定着ローラ等の円筒状あるいはベルト状部材（ベルト状画像情報形成体を含む）の表面をクリーニングするには有効なものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クリーニングブレードやファーブラシなどのように、感光ドラムの表面に強く圧接するクリーニング部材を用いたものでは、クリーニングブレードやブラシが、画像情報形成体である感光ドラムや円筒状あるいはベルト状の部材を機械的に強く圧接しなければ所望のクリーニング性能が得られない。
【００１６】
更に、トナーが除去されるが、強く圧接する為に、感光ドラムのＯＰＣ層がクリーニングブレード等のクリーニング部材で摺擦されることにより徐々に削られたり、クリーニングブレード等のクリーニング部材と感光ドラムのＯＰＣ層との間に、付着物が咬み込みＯＰＣ層を傷付けたりして、損傷が激しく、画像品質の低下を招くとともに、長寿命化において大きな障害となっている。
【００１７】
更には、残留トナーやタルクや放電生成物などの付着物は、現像手段の磁気ブラシ、転写用紙及びクリーニングブレード等のクリーニング部材と接触して、押し潰され、感光ドラムの表面にフィルム状に付着するフィルミングを起こすことが知られており、画像品質の低下の一要因でもあった。
【００１８】
また、クリーニングブレード等のクリーニング部材によって回収された帯電微粒子であるトナー（以下、廃トナーと呼ぶ）には、感光ドラム上に付着していた紙粉やタルクといったトナー以外の付着物も同時に含まれている。この廃トナーをそのまま回収・再利用するトナーリサイクル機構において、これらトナー以外の付着物がトナーと同時に含まれていると不純物として作用し、現像手段での撹拌による摩擦帯電、トナー層形成及び現像特性に悪影響を及ぼし、回収したトナーの再生が困難になることが知られていおり、トナーリサイクル機構を構成する上で重要な因子の一つでもある。
【００１９】
また、特公平５−１７５５２号及び特公平５−２３４３６号に開示されている、感光ドラム表面に近接して空気吸引又は空気吹付方法では、画像形成装置内に比較的大きな吸引装置や送風装置を設ける必要がある。そして前者の空気吸引方法では、長期間にわたって継続使用すると空気吸引口や吸引した空気から残留トナーや紙粉やタルク等の付着物を分離するフィルタにおいて、吸引した残留トナーや付着物が目詰まりを起こし、吸引力の低下を招いたり、定期的なフィルタのメンテナンスも必要となる問題があった。他方、後者の空気吹付方法では、感光ドラム表面に効果的に空気を導くために感光ドラム表面に圧接するクリーニングブレードが設けられており、このクリーニングブレードによって残留トナーやタルク等がフィルミングを起こしたり、紙粉等による損傷を起こす問題があり、また、排出された空気から残留トナーや付着物を分離するためのフィルタのメンテナンスも必要である。
【００２０】
更に、特開昭６２−６７５７７号に開示されている金属ローラを感光ドラムの表面との間に空隙を設けて配設し、直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した回収バイアスを印加した金属ローラにより、表面にトナーを静電吸着させる方法では、紙粉やタルクなどのトナー以外の付着物の除去は、困難であるという問題があった。
【００２１】
また更に、特公昭４７−４２３４０号に開示されている導電性を有する偏倚ロールなる回収部材を配設し、クリーニングブレードで除去された残留トナーを静電吸引して回収する方法では、該偏倚ローラに印加する電圧の上限及び下限を規定し、かつ該偏倚ローラに印加するバイアス電圧が直流電圧を想定しているもので、クリーニングブレードとの併用によるものである。他方、特開昭６２−１２１８０号では、前記特公昭４７−４２３４０号の偏倚ローラである導電性ローラの電位の上限及び下限を導電性ローラと感光ドラムとの間のギャップで規定し、直流電圧を印加し、クリーニングブレードとの併用によるものである。上記に開示された技術は、基本的にクリーニングブレードとの併用であり、クリーニングブレードを用いることによる感光ドラムへの影響を除去できるものではなく、かつ偏倚ローラに印加するバイアス電圧あるいは導電性ローラの電位の範囲以外にも有効な範囲が存在する。
【００２２】
本発明は、以上述べてきたような問題点に着目して成されたものであり、その第１の目的は、画像情報形成体表面の帯電微粒子であるトナーを、非接触で効率よく除去でき、画像品質の低下がなく、安定したクリーニング性能を維持できるクリーニング手段を備えた画像形成装置を提供することにある。
【００２３】
また、その第２の目的は、画像情報形成体表面の帯電微粒子であるトナーや紙粉やタルク等の付着物を、その種類ごとに応じて除去できるようにし、画像情報形成体表面に損傷やトナーやタルクなどの付着物のフィルミングを防止し、画像情報形成体の長寿命化及び高速化を実現できるクリーニング手段を備えた画像形成装置を提供することにある。
【００２４】
更にまた、本発明の他の目的は、トナーリサイクル機構を構成する上で問題となる、回収トナーの再生が容易で、現像手段での撹拌による摩擦帯電、トナー層形成及び現像特性に悪影響を及ぼさないクリーニング手段及び回収搬送手段を備えた画像形成装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子写真方式により画像情報形成体表面に静電潜像、電荷潜像、導電潜像などの電子潜像を形成し、バインダ樹脂にポリスチレンやスチレン−アクリル系共重合体などを用いたトナー等の帯電微粒子により顕像化し、転写用紙などの転写材上に帯電微粒子を転写し、転写後の画像情報形成体上に残留した残留物をクリーニングするとともに転写材上の帯電微粒子に熱等を加えて定着する一連の画像形成プロセスを実行する画像形成装置においてなされたものである。
【００２６】
その第１の発明は、前記画像形成装置のクリーニング手段が、画像情報形成体表面もしくは前記画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に、空隙を設けて対向配置し、かつ前記画像情報形成体上の帯電微粒子を回収する回収体、及び、前記回収体に画像情報形成体との間の前記空隙に任意の大きさ及び周波数等を持つクリーニングの用に供するバイアス電圧（以下、クリーニング電圧と呼ぶ）を印加する電源手段を有している。そして、前記電源手段は、前記回収体が前記画像情報形成体に対向するクリーニング領域において、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位をＶ0 、前記回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧をＶD C とすると、前記帯電微粒子の帯電極性が正極性ならば、Ｖ0 ＞ＶD C となるようにクリーニング電圧を印加し、前記帯電微粒子の帯電極性が負極性ならば、Ｖ0 ＜ＶD C となるようにクリーニング電圧を印加することを特徴とする。
【００２７】
また、その第２の発明は、前記第１の発明と同様の画像形成装置のクリーニング手段が画像情報形成体と対向するクリーニング領域において、前記電源手段は、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位と前記回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差ΔＶが、５０Ｖ以上かつ３５０Ｖ以下となるクリーニング電圧を印加することを特徴とする。
【００２８】
また、その第３の発明は、前記第１の発明と同様の画像形成装置のクリーニング手段が画像情報形成体と対向するクリーニング領域において、前記電源手段は、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位をＶ0 、前記空隙の空隙放電開始電圧をＶB とすると、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位Ｖ0 を基準とした前記回収体に印加するクリーニング電圧による電位の片振幅電圧値Ｖが５００Ｖ以上かつＶB 以下となるようにクリーニング電圧を印加することを特徴とする。
【００２９】
そして、これら第１から第３の発明を組み合わせたものとして、まず第１の組み合わせとして、前記第１の発明と同様の画像形成装置のクリーニング手段の画像情報形成体と対向するクリーニング領域において、画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位をＶ0 、前記回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧をＶD C とすると、前記電源手段は、前記帯電微粒子の帯電極性が正極性ならば、Ｖ0 ＞ＶD C となるようにバイアス電圧を印加し、前記帯電微粒子の帯電極性が負極性ならば、Ｖ0 ＜ＶD C となるようにバイアス電圧を印加し、かつ前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位と前記回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差ΔＶが５０Ｖ以上３５０Ｖ以下となるようにバイアス電圧を印加することを特徴とする。
【００３０】
また第２の組み合わせとして、前記第１の発明と同様の画像形成装置のクリーニング手段の画像情報形成体と対向する領域において、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位をＶ0 、前記回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧をＶD C 、前記空隙の空隙放電開始電圧をＶB とすると、前記電源手段は、前記帯電微粒子の帯電極性が正極性ならば、Ｖ0 ＞ＶD C となるようにクリーニング電圧を印加し、前記帯電微粒子の帯電極性が負極性ならば、Ｖ0 ＜ＶD C となるようにクリーニング電圧を印加し、かつ前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位と前記回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差ΔＶが５０Ｖ以上３５０Ｖ以下となるようにクリーニング電圧を印加し、並びに前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位Ｖ0 を基準とした前記回収体に印加するクリーニング電圧による電位の片振幅電圧値Ｖが５００Ｖ以上かつＶB 以下となるようにクリーニング電圧を印加することを特徴とする。また、以上の第１及び第２の組み合わせに限らず、各々を有効に組み合わせることが可能である。
【００３１】
更に、第４の発明は、画像形成装置のクリーニング手段は、画像情報形成体の表面からトナーを除去する第１のクリーニング手段と、第１のクリーニング手段の画像形成プロセスの下流側に画像情報形成体の表面からトナー以外の付着物を除去する第２のクリーニング手段を有する画像形成装置のクリーニング手段である。そして前記画像形成装置の第１のクリーニング手段は、画像情報形成体表面もしくは前記画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に、空隙を設けて対向配置し、かつ前記画像情報形成体上の帯電微粒子を回収する第１の回収体、及び、前記第１の回収体に画像情報形成体との間の前記空隙に任意の大きさ及び周波数等を持つクリーニングの用に供するバイアス電圧（クリーニング電圧）を印加する電源手段を有している。そして、前記クリーニング手段の対向するクリーニング領域において、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位をＶ0 、前記第１の回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧をＶD C とすると、前記電源手段は、前記帯電微粒子の帯電極性が正極性ならば、Ｖ0 ＞ＶD C となるようにクリーニング電圧を印加し、前記帯電微粒子の帯電極性が負極性ならば、Ｖ0 ＜ＶD C となるようにクリーニング電圧を印加し、かつ前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位と前記回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差ΔＶが５０Ｖ以上３５０Ｖ以下となるようにクリーニング電圧を印加することを特徴とする。
【００３２】
また更に、第４の発明の第１の回収体に係わる部分に、前記第１から第３の発明の回収体に係わる発明の主要部分を組み合わせて新たな構成を取ることが可能である。
【００３３】
即ち、前記第４の発明と同様の画像形成装置のクリーニング手段の画像情報形成体と対向するクリーニング領域において、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位をＶ0 、前記第１の回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧をＶD C 、前記空隙の空隙放電開始電圧をＶB とすると、前記電源手段は、前記帯電微粒子の帯電極性が正極性ならば、Ｖ0 ＞ＶD C となるようにクリーニング電圧を印加し、前記帯電微粒子の帯電極性が負極性ならば、Ｖ0 ＜ＶD C となるようにクリーニング電圧を印加し、かつ前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位と前記回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差ΔＶが５０Ｖ以上３５０Ｖ以下となるようにクリーニング電圧を印加し、並びに前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位Ｖ0 を基準とした前記第１の回収体に印加するクリーニング電圧による電位の片振幅電圧値Ｖが５００Ｖ以上かつＶB 以下となるようにクリーニング電圧を印加することを特徴とする。
【００３４】
また更に、第５の発明は、電子写真方式により電子潜像を形成し、顕像化し、転写材上に転写し、残留した残留物をクリーニングする一連の画像形成プロセスを実行する画像形成装置において、画像形成装置全体のクリーニング手段は、少なくともトナー等の帯電微粒子が表面に付着した感光ドラムや転写ドラムなどの画像情報形成体、帯電ローラ、転写ローラなどの円筒状又は感光体ベルトや転写ベルトなどのシート状部材から、前記トナー等の帯電微粒子を除去する除去部材が、前記円筒状又はシート状部材表面もしくは前記円筒状又はシート状部材表面に付着したトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に、空隙を設けて対向配置した除去部材と、前記除去部材に前記円筒状又はシート状部材との間の前記空隙に任意の大きさ及び周波数等を持つクリーニングの用に供するバイアス電圧（クリーニング電圧）を印加する電源手段を有している。
【００３５】
そして前記電源手段は、除去するトナー等の帯電微粒子の帯電極性が正極性ならば、前記除去部材に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧を、前記円筒状又はシート状部材のクリーニング領域でのトナー等の帯電微粒子を含めた表面電位よりも小さくなるようにクリーニング電圧を印加し、除去するトナー等の帯電微粒子の帯電極性が負極性ならば、前記除去部材に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧を、前記円筒状又はシート状部材のクリーニング領域でのトナー等の帯電微粒子を含めた表面電位よりも大きくなるようにクリーニング電圧を印加する。そして更に、前記円筒状又はシート状部材のクリーニング領域でのトナー等の帯電微粒子を含めた表面電位と前記除去部材に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差ΔＶが５０Ｖ以上かつ３５０Ｖ以下となるようにクリーニング電圧を印加し、前記円筒状又はシート状部材のクリーニング領域でのトナー等の帯電微粒子を含めた表面電位を基準とした前記除去部材に印加するクリーニング電圧による電位の片振幅電圧値が、５００Ｖ以上かつ前記空隙の空隙放電開始電圧以下となるようにクリーニング電圧を印加することを特徴とする。
【００３６】
また更に、第６の発明は、第４及び第５の発明に係わる発明において、前記第１のクリーニング手段によって除去された、バインダ樹脂にポリスチレンやスチレン−アクリル系共重合体などを用いたトナーを画像情報形成体より回収して、現像手段に搬送する回収搬送手段を設けたことを特徴とする。
【００３９】
また、更には第４の発明に第６から第７の発明を組み合わせて新たな構成を取ることができる。即ち、第４の発明の画像形成装置において、トナー等の帯電微粒子により顕像化する現像手段が、磁性もしくは非磁性の１成分非接触現像手段であり、転写手段によって前記画像情報形成体表面に残留する残留物のうちトナー等の帯電微粒子を前記第１のクリーニング手段でクリーニングする際に、前記第１のクリーニング手段は、画像情報形成体表面もしくは画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に、空隙を設けて対向配置した第１の回収体、及び、前記第１の回収体に画像情報形成体との間の前記空隙にバイアス電圧を印加する電源手段を有している。そして前記電源手段は、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位をＶ0 、前記第１のクリーニング手段の第１の回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧をＶD C 、前記空隙の空隙放電開始電圧をＶB とすると、前記電源手段は、前記帯電微粒子の帯電極性が正極性ならば、Ｖ0 ＞ＶD C となるようにバイアス電圧を印加し、前記帯電微粒子の帯電極性が負極性ならば、Ｖ0 ＜ＶD C となるようにクリーニング電圧を印加し、かつその電位差ΔＶが５０Ｖ以上３５０Ｖ以下となるようにクリーニング電圧を印加する。そして更には、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位Ｖ0 を基準とした前記第１の回収体に印加するクリーニング電圧による電位の片振幅電圧値Ｖが５００Ｖ以上かつＶB 以下となるようにクリーニング電圧を印加し、前記第１のクリーニング手段によって前記画像情報形成体上から除去された前記トナー等の帯電微粒子を回収して、現像手段に搬送する回収搬送手段を設けたことを特徴とする。
【００４０】
本発明のクリーニング手段の回収体又は第１のクリーニング手段の第１の回収体は、円筒状又はシート状部材であり、前記回収体又は第１の回収体は、画像情報形成体との間の空隙にバイアス電圧を印加する為に、アルミニウム、銅、鉄などの金属材料及びそれらの合金材料、導電性を有するカーボン等の粒子やフィラー等（以下、導電性粒子と呼ぶ）やカーボンファイバ等の繊維（以下、導電性繊維）等の導電性を有する材料をウレタンやシリコーン等の高分子材料に分散含有した導電性もしくは半導電性材料、即ち非絶縁性材料で構成される。これらは、導電性を有していればよいので、前記のカーボンを分散含有したウレタンゴムやシリコーンゴムなどの導電性ゴムやプラスチック材料、エンジニアリングプラスチックにカーボンファイバを適度に分散させたような高分子材料などであり、その他に導電性発泡ウレタン、導電性セラミック、導電性を有する多孔質材料、傾斜機能性材料なども用いることができる。
【００４１】
そして、これらの回収体又は第１の回収体は、感光ドラムや感光ベルト、転写ベルトなどの画像情報形成体表面もしくは前記画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に対して、僅かな空隙を設けて対向して配置している。前記回収体又は第１の回収体は、前記画像情報形成体上の前記トナー等の帯電微粒子を除去する除去部材として、適用可能である。また、残留物の付着した除去対象物は、ドラム基体やベルト基体等の表面にＯＰＣ層を塗布した画像情報形成体のみならず、円筒状又はシート状部材であればよく、帯電ローラ、転写ローラ及び定着ローラ等その形態の如何に係わらず種々の形態を取ることができる。なお、ここでいう円筒状部材とは、ドラム基体、ローラを含んでおり、またシート状部材とは、ベルト基体、フィルムを含んでいる。
【００４２】
本発明の構成においては、回収体又は第１の回収体の感光ドラムなどの画像情報形成体表面もしくは前記画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子に対する空隙は、前記回収体又は第１の回収体が、画像情報形成体もしくは前記画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に対して、接触しない程度で、かつ所望の空隙を保ちながら非接触で対向配置されていればよく、前記空隙の大きさは、画像形成装置のクリーニング手段のクリーニング効率、電源の仕様、加工方法、加工精度、組み立ての難易、コスト等によって左右される為、一概に示せないが、おおむね２ｍｍ以下が適当であると考えられる。
【００４３】
本発明に係わる画像情報形成体は、Ｓｅ及びＳｅ−Ｔｅ／ＳｅなどのＳｅ合金、酸化亜鉛、ＣｄＳ、ａ−Ｓｉ、有機光導電体（ＯＰＣ）をドラム基体、ベルト基体、シート状基体表面に蒸着や塗布等によって形成したものである。また、画像情報形成体の構成は、１種類の感光層で構成された単層型とキャリア発生層（ＣＧＬ）とキャリア輸送層（ＣＴＬ）とを設けた機能分離型に大別される。
【００４４】
前者は、キャリア輸送材料（ＣＴＭ）内にキャリア発生材料（ＣＧＭ）を均一分散させて、このＣＧＭで光キャリアを発生させ、この光キャリアがＣＴＭ内を移動していくものである。後者は、ＣＧＬをＣＴＬに積層して（場合によっては、最上層に保護層を設ける場合もある）、ＣＧＬで発生した光キャリアがＣＴＬ中を移動して行くものである。
【００４５】
これら画像情報形成体は、前述したＳｅ、ａ−Ｓｉ、有機光導電体（ＯＰＣ）などが用いられるが、近年ではコスト、耐刷性、耐久性、高感度化の要求に答えた、フタロシアニン系ＯＰＣが生産を伸ばしており、本発明においても当然ながらこれらの画像情報形成体を用いることができる。
【００４６】
前記回収体又は第１の回収体と画像情報形成体との間の空隙に、任意の大きさ及び周波数等を持つクリーニングの用に供するクリーニング電圧を印加する電源手段は、高圧電源装置であり、高圧の正負両極性の直流バイアス電圧を任意の大きさで出力することができ、更には同時に外部入力端子から入力された任意の低圧の直流バイアス電圧、交流バイアス電圧又は直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した振動電圧を増幅して、高圧交流電圧にして出力することでき、任意に直流バイアス電圧を付与することもできる。
【００４７】
また、外部入力端子から入力する低圧の交流バイアス電圧又は、直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した振動電圧の交流バイアス電圧の波形は、クリーニングの用に供するに適した波形であればよい為、正弦波に限らず、矩形波、パルス波を初めとする様々な波形を用いることができる。そして、その出力電圧、周波数、位相は、該電源手段の周波数特性や負荷の種類（抵抗負荷、容量負荷、誘導負荷等）、空隙の大きさ、除去するトナー等の帯電微粒子の物性などにより決まり、また負荷変動や時間的変動等によっても変化するのが普通である。
【００４８】
本発明に係わる画像形成装置の現像手段は、１成分あるいは２成分現像手段、接触あるいは非接触現像手段、磁性あるいは非磁性現像手段のいずれにおいても適用できる。また、本発明の第４の発明に係わる構成において、磁性もしくは非磁性の１成分非接触現像方式で構成されている。
【００４９】
前記１成分非接触現像方式の現像手段は、トナー等の帯電微粒子を表面に担持するトナー担持体、該帯電微粒子をホッパから前記トナー担持体へ供給するトナー供給部材、前記トナー担持体上に担持されている該トナー等の帯電微粒子の薄層を形成する為の層規制部材、前記層規制部材を前記トナー担持体に圧接する層規制部材圧接機構、前記トナー担持体と画像情報形成体との間にバイアス電圧を印加する現像バイアス電源手段を有している。
【００５０】
トナー担持体は、画像情報形成体表面もしくは前記画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に、空隙を設けて対向配置されている。また、トナー供給部材は、前記トナー担持体に接触あるいは非接触で対向配置されており、トナー等の帯電微粒子をホッパからトナー担持体に、必要な量を供給する。また更に、層規制部材は、ウレタンなどの規制部材を支持部材の少なくとも一面に接着部材で固定されており、層規制部材圧接機構は、前記層規制部材をトナー担持体に直上や側方等からバネ等の部材で弾性的に圧接する。現像バイアス電源手段は、画像情報形成体表面の表面電位に対して逆バイアスとなるように電圧を印加し、該画像情報形成体表面の表面電位と該現像バイアス電源手段によるバイアス電圧との電位差、即ち現像電位を適切に（例えば、カブリが生じないように）設定する。
【００５１】
本発明に係わる画像形成装置の転写手段は、静電転写方式を用いた転写手段である。この転写手段は、画像情報形成体と転写手段との間に転写用紙等の転写材を挟み、転写材上に静電吸着させたいトナー等の帯電微粒子とは逆極性のコロナ放電による電荷を裏面（転写手段側）から付与するものである。この時、トナー等の帯電微粒子は、転写材に付与された、前記逆極性の電荷に引き寄せられて、転写材に付着する。このコロナ放電を付与する部材は、一般にコロナ放電器と呼ばれるもので、導電性材料や絶縁性材料、あるいは導電性材料の表面に絶縁性材料を被覆した材料で構成したシールドケース内にタングステンなどの細いワイヤを張り、シールドケースの開口部を画像情報形成体に対向配置している。このワイヤに、転写バイアス電源手段により、一般に５〜７ｋＶの直流電圧を印加して、トナー等の帯電微粒子を静電吸引して転写材に転写する。
【００５２】
本発明に係わる画像形成装置の回収搬送手段は、回収体又は第１の回収体によって画像情報形成体から除去されたトナーを回収して、クリーニング手段から排出し、前記磁性もしくは非磁性の１成分現像手段等の現像手段に搬送するものである。回収体又は第１の回収体の表面に付着したトナーは、前記回収体や第１の回収体からブレード等の剥離部材によって該表面より剥離される。そして、クリーニング手段と現像手段とを接続した搬送パイプ中に配設した搬送オーガやコイルスプリングなどによって、回収及び剥離されたトナーは、前記現像手段に搬送される。また、この搬送経路中に回収したトナーを再生させるトナー再生手段を設けたり、現像手段内にトナー再生手段を設けてもよい。
【００５３】
【作用】
上記のような、電子写真方式により画像情報形成体表面に電子潜像を形成し、トナー等の帯電微粒子により顕像化して、転写材上に帯電微粒子を転写し、画像情報形成体上に残留した残留物をクリーニングし、転写材上の帯電微粒子を定着する一連の画像形成プロセスを実行する画像形成装置において、本発明に係わるクリーニング手段あるいは第１のクリーニング手段は、前記クリーニング手段の回収体（以下、単に回収体と呼ぶ）あるいは第１のクリーニング手段の第１の回収体（以下、単に第１の回収体と呼ぶ）を、画像情報形成体表面もしくは画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に、空隙を設けて対向配置してある。そして、前記回収体又は第１の回収体に画像情報形成体との間の前記空隙にバイアス電圧を印加する電源手段を有している。
【００５４】
本発明に係わる回収体あるいは第１の回収体は、光導電性を有するＳｅ、ａ−Ｓｉ、ＯＰＣなどの画像情報形成体である感光ドラムに対して空隙を設けて対向配置しており、この領域をクリーニング領域と呼ぶ。前記電源手段によってクリーニング領域に印加されたクリーニング電圧は、この空隙の大きさ、感光ドラムの光導電体層（誘電体層）の膜厚や比誘電率、トナー等の帯電微粒子の層厚や比誘電率の値によって分圧されて、前記空隙に印加される。
【００５５】
この空隙に印加される電圧による空隙電界強度は、前記空隙に印加される電圧と画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子を含めたクリーニング領域での表面電位から求められる。この空隙に印加される電圧Ｖg （Ｖ）は、電源手段によって印加されるバイアス電圧をＶa （Ｖ）、画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子を含めたクリーニング領域での表面電位をＶ0 （Ｖ）とすると、数１のように表される。
【００５６】
【数１】
0003850464.tif 000002
【００５７】
ここで、ｄt ：帯電微粒子等の層厚（ｍ）
ｄo ：画像情報形成体の膜厚（ｍ）
εt ：帯電微粒子等の比誘電率
εo ：画像情報形成体の比誘電率
ｇ  ：空隙の大きさ（ｍ）
である。また、Ｖg による空隙電界強度Ｅg は、数１を用いて、数２のように表される。
【００５８】
【数２】
0003850464.tif 000003
【００５９】
数１及び数２で表される空隙に印加される電圧及び空隙電界強度は、実際の構成においては電源手段によって印加されるクリーニング電圧と画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子を含めたクリーニング領域での表面電位の電位差によって求められる。即ち、この電位差が大きければ、トナー等の帯電微粒子に作用するクーロン力は大きくなる。トナー等の帯電微粒子に作用するクーロン力Ｆe は、トナー等の帯電微粒子の持つ電荷をｑ、空隙電界強度をＥg とすると数３で表され、またトナー等の帯電微粒子と画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子を含めたクリーニング領域での表面電位との反発力、鏡像力、ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ力が作用する。
【００６０】
【数３】
0003850464.tif 000004
【００６１】
なお、数３は、クリーニング領域に直流バイアス電圧を印加した場合であり、交流バイアス電圧又は直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した振動電圧を印加した場合には、クーロン力のみならず力学的な力（トナー等の帯電微粒子同志の衝突による衝撃力など）も作用する。また、クーロン力も前述した直流バイアス電圧のみによる場合と異なり、前記振動電圧のピーク間電圧から求められる振動電界によるクーロン力が作用する。
【００６２】
本出願人は、クリーニングにおけるこの振動電界中でのトナー等の帯電微粒子の飛翔を最もよく表している衝突雪崩モデル（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｃａｓｃａｄｅ  Ｍｏｄｅｌ）を、本発明のクリーニング手段に適用した。この衝突雪崩モデルは、富士ゼロックス社の柳田氏らによって現像手段に適用された。このモデルは、最初にトナー担持体から画像情報形成体に向かってトナー等の帯電微粒子が飛翔し、交流バイアス電圧によってトナー担持体に戻る逆飛翔の帯電微粒子が、トナー担持体上の帯電微粒子に衝突し、力学的な力で前記帯電微粒子をトナー担持体から剥離させることで、画像情報形成体に前記帯電微粒子が飛翔するというものである。
【００６３】
このモデルをクリーニングに適用した場合では、クリーニングされる球形のトナー等の帯電微粒子１個が空気中を電界によって運動する場合の運動方程式を空気の粘性抵抗も考慮して、数４のように表される。この場合、画像情報形成体と回転体の回転中心を結ぶ方向の時間ｔでの位置をｘ（ｔ）としている。
【００６４】
【数４】
0003850464.tif 000005
【００６５】
ここで、ｑ  ：帯電微粒子１個の電荷量（Ｃ）
ｍ  ：帯電微粒子１個の質量（ｋｇ）
ｒ  ：帯電微粒子１個の半径（ｍ）
η  ：空気の粘性係数（Ｐａ・ｓ）
ｆ  ：交流バイアス電圧の周波数（Ｈｚ）
Ｅ  ：クリーニング領域でのクリーニング電界（Ｖ／ｍ）
ＥA C ：交流バイアス電圧によるクリーニング電界（Ｖ／ｍ）
ＥD C ：直流バイアス電圧によるクリーニング電界（Ｖ／ｍ）
である。
【００６６】
この衝突雪崩モデルでは、トナー等の帯電微粒子の飛翔は、特定のバイアス印加条件で効率よく起こることになり、これが飛翔の共鳴現象と呼ぶことができる。数４をｘ（ｔ）について解くと、数５のようになる。
【００６７】
【数５】
0003850464.tif 000006
【００６８】
ここで、τ  ：減衰係数  ｍ／（６πηｒ）
Ｃ  ：クリーニング領域での空隙の静電容量（Ｆ）
ＶA C ：クリーニング電圧の交流バイアス電圧のピーク間電圧（Ｖ  ）
ＶP   ：画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位（Ｖ）
ＶD C ：クリーニング電圧の直流バイアス電圧（Ｖ）
ε0   ：真空中の誘電率（Ｆ／ｍ）
である。
【００６９】
この数５は、画像情報形成体と回収体との距離、即ち空隙が、交流バイアス電圧の周波数やクリーニング電圧の大きさ等の種々のパラメータに依存していることを表している。ここで示すトナー等の帯電微粒子の飛翔する共鳴（以下、飛翔共鳴と呼ぶ）条件は、数４及び数５に示したパラメータが各々影響を及ぼし合い複雑である。
【００７０】
そこで、トナー等の帯電微粒子がクリーニング電圧の交流バイアス電圧の半周期の時間ｔ0 で、回収体から画像情報形成体上へ移動する時に飛翔共鳴が起こるとすると、このときの交流バイアス電圧の周波数、即ち飛翔共鳴周波数ｆ0 を用いて、時間ｔ0 は、数６のように表される。
【００７１】
【数６】
0003850464.tif 000007
【００７２】
飛翔共鳴が起こる時のｘ（ｔ0 ）は、画像情報形成体と回収体との空隙ｇに等しい。従って数５は、数７のようになる。
【００７３】
【数７】
0003850464.tif 000008
【００７４】
この数７から、トナー等の帯電微粒子の飛翔が、飛翔共鳴周波数ｆ0 で印加したクリーニング電圧の交流バイアス電圧の周波数に依存する。そして、前記周波数、トナー等の帯電微粒子の電荷量あるいは比電荷が一定ならば、クリーニング電圧のバイアス電圧の大きさ、画像情報形成体上の帯電微粒子を含めたクリーニング領域での表面電位といった飛翔共鳴のバイアス印加条件に依存する。
【００７５】
例えば、一例として本発明においては、図２に示すように、交流バイアス電圧の周波数が２．５ｋＨｚ〜１２ｋＨｚの交流バイアス電圧を持つクリーニング電圧を印加すると、トナー等の帯電微粒子の飛翔が効率よく行われ、良好なクリーニング性が得られる。
【００７６】
また、数７によると、トナー等の帯電微粒子の飛翔効率やクリーニング特性は画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位と回収体あるいは第１の回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差ΔＶ、クリーニング電圧の交流バイアス電圧のピーク間電圧にも依存することを示している。即ち、同じ周波数のクリーニング電圧の交流バイアス電圧を印加していても、画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位と回収体あるいは第１の回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差ΔＶが飛翔共鳴の条件に一致しなければ、良好なクリーニング性が得られない場合がある。逆に、同じ周波数、同じ電位差であっても、クリーニング電圧の交流バイアス電圧のピーク間電圧が、特定の大きさをもって印加されなければ、飛翔共鳴の条件に一致せず、良好なクリーニング性が得られないことになる。
【００７７】
このことは、クリーニング電圧を印加して、回収体あるいは第１の回収体でトナー等の帯電微粒子をクリーニングする場合に、飛翔共鳴のバイアス印加条件に飛翔閾値電圧が存在するということである。このバイアス印加条件の飛翔閾値電圧は、前述した画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位と回収体あるいは第１の回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差、クリーニング電圧の交流バイアス電圧のピーク間電圧に関連する。
【００７８】
まず、前者は画像情報形成体のクリーニング領域における直流電位を規定するもので、トナー等の帯電微粒子の帯電極性によって異なる。本発明のクリーニング手段は、画像情報形成体表面もしくは画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方、あるいは円筒状又はシート状部材表面もしくは前記円筒状又はシート状部材表面に付着したトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方、のいずれかに対して空隙を設けて対向配置した回収体又は第１の回収体、あるいは除去部材で構成されており、この直流電位の規定を図３を用いて説明する。
【００７９】
画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電位は画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子も含めた電位である。即ち、表面にトナー等の帯電微粒子が付着していないときは、画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電荷による表面電位であり、表面にトナー等の帯電微粒子が付着しているときは、前記画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電荷による表面電位とトナー等の帯電微粒子の持つ電荷による表面電位の和である。この表面電位は、通常画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材が、負の光キャリアを多く移動させることができるため、表面は負の表面電荷を帯び、その電位は大きく負に偏っている。また、トナー等の帯電微粒子は、正あるいは負に帯電している状態で、前記画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面に付着して、全体としての電位は、負に偏っている。
【００８０】
一方、前記回収体又は第１の回収体、あるいは除去部材の直流電位は、飛翔共鳴が起こり、回収体又は第１の回収体、あるいは除去部材に飛翔するように画像形成装置の電源手段によって前記画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電位を基準として、クリーニング電圧の直流バイアス電圧を印加して電位を規定する。トナー等の帯電微粒子の帯電極性が正ならば、前記画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電位よりも小さい直流バイアス電圧を印加し、トナー等の帯電微粒子の帯電極性が負ならば、前記画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電位よりも大きい直流バイアス電圧を印加する。これを数式で表すと数８のようになる。
【００８１】
【数８】
0003850464.tif 000009
【００８２】
そして、画像形成装置の電源装置が印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧によって、この画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位と回収体あるいは第１の回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧の電位差ΔＶ（数９）が、５０Ｖ以上かつ３５０Ｖ以下の範囲の時に、クリーニング性が向上する。
【００８３】
【数９】
0003850464.tif 000010
【００８４】
次に後者のクリーニング電圧の交流バイアス電圧のピーク間電圧の関連は、交流バイアス電圧印加による振幅値と画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電位との間の電位を規定するものである。この電位規定を図４を用いて説明する。
【００８５】
画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電位は、前述してきたように通常表面は負の表面電荷を帯び、その電位は大きく負に偏っている。そして、本発明では回収体又は第１の回収体、あるいは除去部材には、直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳したクリーニング電圧を印加してクリーニングを行う。
【００８６】
図４において、画像形成装置の電源手段によって印加されるクリーニング電圧の交流バイアス電圧の波形は、正弦波、矩形波などであり、クリーニング電圧の印加波形そのもののピーク間電圧から得られる片振幅値ＶH A は、
【００８７】
【数１０】
0003850464.tif 000011
【００８８】
で、数１０から得られる片振幅値の小さい方の値が特に意味をもつ。しかし、この片振幅値は、クリーニング電圧の直流バイアス電圧ＶD C が基準であり、この値だけでは、クリーニング性を考慮することはできず、画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電位が関係する。
【００８９】
実際にクリーニングに寄与するのは、直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した振動電圧等のクリーニング電圧による電位と画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電位との電位関係（クリーニング電位の関係）から求められ、画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電位が基準になる。即ち、画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材のクリーニング領域での表面電位を基準とした回収体又は第１の回収体、あるいは除去部材に印加するクリーニング電圧による電位であり、その片振幅値Ｖは、
【００９０】
【数１１】
0003850464.tif 000012
【００９１】
で、数１１から得られる片振幅値の小さい方の値が衝突雪崩モデルにおける逆飛翔電位であり、大きい方の値が衝突雪崩モデルにおける飛翔電位で、クリーニング性に関係し、この両方の片振幅値が飛翔閾値電圧以上であることが必要である。またこれは、衝突雪崩モデルのトナー等の帯電微粒子の飛翔機構で、回収体又は第１の回収体、あるいは除去部材への飛翔だけでなく、トナー等の帯電微粒子の逆飛翔が生じてトナー等の帯電微粒子の叩き出し効果が重要な意味を持つ。当然ながら、クリーニング電圧印加中に画像情報形成体のクリーニング領域で放電が生じないように、空隙に印加したクリーニング電圧と画像情報形成体あるいは円筒状又はシート状部材の表面電位との電位差、即ちクリーニング電位の片振幅値が、この空隙の空隙放電開始電圧以下である必要がある。
【００９２】
本発明の第４、第６、第７及び第８の発明には、画像形成装置のクリーニング手段が、画像情報形成体の表面からトナーを除去する第１のクリーニング手段と、第１のクリーニング手段の画像形成プロセスの下流側に画像情報形成体の表面から主としてトナー以外の付着物を除去する第２のクリーニング手段を有している。第１のクリーニング手段においては、前述してきたクリーニング電圧を第１の回収体に印加して、トナー等の帯電微粒子を除去する。その後、第２のクリーニング手段が画像情報形成体に接触して、画像情報形成体上に残留した残留物を除去する。
【００９３】
本発明の第６の発明では、第４及び第５の発明において、第１のクリーニング手段によって分離除去されたトナーを画像形成装置機外に廃棄しないで、全部もしくは一部を現像手段に搬送する回収搬送手段を設けている。この回収搬送手段は、第１のクリーニング手段の第１の回収体によって画像情報形成体から除去したトナーを、搬送パイプ中の搬送オーガやコイルスプリングが回転することによって回収されたトナーを順次搬送し、該トナーを現像手段のホッパなどに戻して、トナーをリサイクルする。本発明によれば、通常現像特性が悪化しなければ、現像手段に直接戻してもよし、場合によっては、搬送途中や現像手段に戻したときに、現像特性を改善する処理を施してもよい。
【００９４】
本発明の第７の発明では、画像形成装置の現像手段が、磁性もしくは非磁性の１成分非接触現像手段であり、クリーニング手段のみならず現像手段についても、非接触機構を用いることで、従来のブラシ現像法のような接触現像による画像情報形成体表面に損傷やフィルミングの発生が更に軽減される。
【００９５】
本発明の第８の発明では、画像形成装置の転写手段が、スコロトロン転写手段であり、スコロトロン転写手段による転写工程によって、転写用紙などの転写材上へのトナーの転写を確保したうえで、画像情報形成体や画像情報形成体上に残留したトナー等の帯電微粒子へのチャージの影響を低減する。これにより、クリーニング手段でのクリーニング性へのチャージの影響を少なくすることが可能で、常に一定のクリーニング性を保つことができる。
【００９６】
【実施例】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について説明する。
【００９７】
（実施例１）
図１は、本発明に係る画像形成装置の第１の実施例の概略構成図である。本実施例の画像情報形成体である感光ドラム１０は、円筒形状のアルミニウム製のドラム基体と、該ドラム基体の外周表面に形成された有機光導電体層（ＯＰＣ層）を有する直径５０ｍｍ、長さ３１３ｍｍのもので、所定の周速度（プロセス・スピード）、例えば１７５ｍｍ／ｓで、時計方向（Ａ方向）に回転している。ここで、画像情報形成体１０としては、ドラム基体に限定されるものではなく、中空もしくは中実の円筒状あるいはシート状としてもよく、回転方向もＡ方向に限定されるものでもない。また、材質はアルミニウムに限定されるものでもなく、更にＯＰＣ層の上層に保護層や該ＯＰＣ層とドラム基体の間に下層を設けてもよい。
【００９８】
このＡ方向に回転する感光ドラム１０の表面は、図示しない帯電手段である帯電器によって現像工程での帯電微粒子であるトナーとは逆極性に帯電され、図示しない露光手段によって画像情報に応じた露光を受けて、感光ドラム１０の外周表面に静電潜像を形成し、図示しない現像手段である現像器によってトナーを現像して可視化後、図示しない転写手段である転写器によって転写材である転写用紙の表面に転写させる。この転写器を通過した後の感光ドラム１０の表面には、前記感光ドラム上に残留した残留物であるトナー等の帯電微粒子である未転写のトナー（残留トナー）７、紙粉、タルクなどが付着している。
【００９９】
クリーニング手段であるクリーニング装置１は、感光ドラム１０表面もしくは感光ドラム１０上の残留トナー７の少なくとも一方に対して空隙を設けて対向配置した回収体であるクリーニングローラ２、前記クリーニングローラに感光ドラム１０との間の前記空隙にクリーニングの用に供するバイアス電圧としてクリーニング電圧を印加する電源手段である電源装置３、及び該クリーニングローラによって回収したトナーをクリーニングローラ２の表面から掻き落とすウレタンゴム等のブレード４を有している。クリーニングローラ２は、その回転軸が感光ドラム１０の回転軸に平行になるようにして微小な空隙ｄを設けて反時計方向（Ｂ方向）に回転する。
【０１００】
クリーニングローラ２は、アルミニウム、銅、鉄などの金属材料及びそれらの合金材料、導電性を有するカーボン等の粒子やフィラー等（以下、導電性粒子と呼ぶ）やカーボンファイバ等の繊維（以下、導電性繊維と呼ぶ）等の導電性を有する材料をウレタンやシリコーン等の高分子材料に分散含有した導電性もしくは半導電性材料、即ち非絶縁性材料で構成される。これらは、導電性を有していればよいので、前記のカーボンを分散含有したウレタンゴムやシリコーンゴムなどの導電性ゴムやプラスチック材料、エンジニアリングプラスチックにカーボンファイバを適度に分散させたような高分子材料などであり、その他に導電性発泡ウレタン、導電性セラミック、導電性を有する多孔質材料、傾斜機能性材料なども用いることができる。
【０１０１】
クリーニングローラ２を導電性の有する材料、即ち非絶縁性材料で構成することにより、強度及び耐摩耗性に優れた金属材料やそれらの合金材料を用いることができ、非絶縁性を有するために任意のバイアス電圧を印加することができる。また、クリーニングローラ２を導電性を有するカーボン等の粒子やフィラー等の導電性粒子やカーボンファイバ等の導電性繊維などの導電性を有する材料を含有した導電性もしくは半導電性高分子材料で構成することにより、強度を維持しつつ金属材料などよりも軽量なクリーニングローラとすることができる。また更には、クリーニングローラ２の表面に導電性もしくは半導電性高分子材料を被覆した多層構造とすることもできる。
【０１０２】
本実施例のクリーニングローラ２を直径１２ｍｍ、長さ２５２ｍｍのアルミニウム製の中空の円筒状金属ローラとし、表面は平滑で、感光ドラム１０との空隙ｄを２００μｍとして対向配置する。この空隙ｄの値は加工精度や材料強度などの機械的制約及び空隙に印加する電圧や放電の防止などの電気的制約などにより任意に設定することができる。
【０１０３】
クリーニングローラ２には、電源装置３から例えばクリーニング電圧として直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した振動電圧が印加される。このクリーニング電圧の直流バイアス電圧により感光ドラム１０の表面に残留している残留トナー７をクリーニングローラ２の表面にクーロン力で静電吸引する。クリーニングローラ２に静電吸引されて付着したトナーは、クリーニングローラ２の表面に接触するブレード４により掻き落とされ、図示しない回収ボトル等に回収される。
【０１０４】
感光ドラム１０の表面電位は前記感光ドラム上のトナー等の帯電微粒子も含めた電位で、表面にトナー等の帯電微粒子が付着していないときは、感光ドラム表面電荷による表面電位であり、表面にトナー等の帯電微粒子が付着しているときは、前記感光ドラムの表面電荷による表面電位とトナー等の帯電微粒子の持つ電荷による表面電位の和である。本実施例の感光ドラムは、負帯電特性を有しており、負の表面電荷を帯びて、表面電位は現像工程後ならば−５００Ｖ程度、コロトロン転写器を用いた転写工程後ならば−９００〜−１０００Ｖ程度まで、大きく負に偏っている。また、トナー等の帯電微粒子は、画像形成プロセスの各工程を経ることによる差はあるが正あるいは負に２０Ｖ〜２００Ｖ程度帯電している状態で、感光ドラム１０の表面に付着して、殆どの場合全体としての電位は、負に偏っている。
【０１０５】
このような状態の感光ドラム１０に対してクリーニング電圧を印加して、感光ドラム１０から残留トナー７を除去する場合、電源装置３によって印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧ＶD C と前述した感光ドラム１０の表面電位Ｖ0 との関係からクリーニング性に大きな差が見られる。この直流バイアス電圧と表面電位との大小関係によるクリーニング性を調べた結果の一例を図５に示す。図５では、残留トナー７の帯電極性が正（＋）のとき、（１）のＶ0 ＞ＶD C の場合にクリーニング性は良く、（３）のＶ0 ＜ＶD C の場合にクリーニング性は悪化する。また、残留トナー７の帯電極性が負（−）のとき、（１）のＶ0 ＞ＶD C の場合にクリーニング性は悪化し、（３）のＶ0 ＜ＶD C の場合にクリーニング性は良くなる。更に、（２）のＶ0 ＝ＶD C の場合には感光ドラム１０とクリーニングローラ２の間のクリーニング領域の微小な電位分布状態によって、極く少量がクリーニングされるときがある。
【０１０６】
次に本出願人は、感光ドラム１０に対してクリーニング電圧を印加して、感光ドラム１０から残留トナー７を除去する場合、電源装置３によって印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧ＶD C と前述した感光ドラム１０の表面電位Ｖ0 との電位差が、特定の範囲にあるときに残留トナー７の感光ドラム１０からクリーニングローラ２への飛翔が促進され、クリーニング性が良好となることを見いだした。このクリーニング電圧の直流バイアス電圧と感光ドラム１０の表面電位との電位差ΔＶとクリーニング性との関係の一例を図６に示す。この図６では、電位差ΔＶがおおむね５０Ｖから３５０Ｖであれば良好なクリーニング効率を示す。種々の条件で実験を行った結果、クリーニング電圧を印加する電源手段である電源装置３によって、クリーニング電圧の直流バイアス電圧ＶD C と感光ドラム１０の表面電位Ｖ0 との電位差ΔＶを、５０Ｖ以上かつ３５０Ｖ以下となるクリーニング電圧を印加すれば、良好なクリーニング性を示し、優れた画像形成装置が構成できる。
【０１０７】
なお、感光ドラム１０やクリーニングローラ２、ブレード４などの寸法、構造、材質、周速度等は上述のものに限らず、種々のものが考えられ、例えば感光ドラムは直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、クリーニングローラは直径２０ｍｍ、長さ３１０ｍｍの場合においても、同様である。
【０１０８】
（実施例２）
図７は、本発明に係る画像形成装置の第２の実施例の概略構成図である。第１の実施例と同様の画像形成装置であり、感光ドラム１０やクリーニング手段であるクリーニング装置のクリーニングローラ２の構造、材質等主要構成も同様である。図７では、クリーニング電圧をクリーニングローラ２に印加する電源手段である電源装置３が、直流バイアス電圧を印加する直流電源回路１３と交流バイアス電圧を印加する交流電源回路１４を有しており、具体的に直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した振動電圧を印加することを示している。例えば、振動電圧として、直流バイアス電圧を＋２００Ｖあるいは−２００Ｖとし、交流バイアス電圧を周波数３ｋＨｚ、ピーク間電圧２ｋＶｐ−ｐを印加する。交流バイアス電圧の周波数、ピーク間電圧、直流バイアス電圧の大きさは、前述のものに限らず、種々の値に設定して、印加することができる。
【０１０９】
本実施例の画像情報形成体である感光ドラム１０も、円筒形状のアルミニウム製のドラム基体と、該ドラム基体の外周表面に形成された有機光導電体層（ＯＰＣ層）を有する直径５０ｍｍ、長さ３１３ｍｍのもので、所定の周速度（プロセス・スピード）、例えば１７５ｍｍ／ｓで、時計方向（Ａ方向）に回転し、またクリーニングローラ２も直径１２ｍｍ、長さ２５２ｍｍのアルミニウム製の中空の円筒状金属ローラとし、表面は平滑で、感光ドラム１０との空隙ｄを２００μｍとして対向配置する。
【０１１０】
直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した振動電圧をクリーニングローラ２に印加してクリーニングを行う場合、クリーニングに寄与するのは、画像情報形成体である感光ドラム１０のクリーニング領域での表面電位を基準とした回収体であるクリーニングローラ２に印加されるクリーニング電圧による電位（クリーニング電位）の片振幅値Ｖから求められる電位関係である。
【０１１１】
本出願人は、クリーニング電位の片振幅値が衝突雪崩モデルで表される飛翔機構におけるトナー７の飛翔電位及び逆飛翔電位それぞれが飛翔閾値電圧以上であり、かつクリーニング電圧印加中に感光ドラムのクリーニング領域では放電が生じないように空隙放電開始電圧以下であれば、良好なクリーニング性が得られることを見い出した。図８に前述したクリーニング電位の片振幅値とクリーニング性について調べた結果の一例を示す。図８に示すように、クリーニング性はクリーニング電位の片振幅値に対して、閾値を持っている。
【０１１２】
そして、種々の条件で実験を行った結果、クリーニング電圧を印加する電源手段である電源装置３によって、クリーニングローラ２にクリーニング電圧を印加し、感光ドラム１０のクリーニング領域での表面電位を基準としたクリーニング電圧によるクリーニング電位の片振幅値をおおむね５００Ｖ以上かつ空隙放電開始電圧以下となるようにすることで、良好なクリーニング性を示し、優れた画像形成装置が構成できる。
【０１１３】
なお、感光ドラム１０やクリーニングローラ２、ブレード４などの寸法、構造、材質、周速度等は上述のものに限らず、種々のものが考えられる。
【０１１４】
（実施例３）
図９は、本発明に係る画像形成装置の第３の実施例の概略構成図である。本実施例の画像情報形成体である感光ドラム１０は、円筒形状のアルミニウム製のドラム基体と、該ドラム基体の外周表面に形成された有機光導電体層（ＯＰＣ層）を有する外形５０ｍｍ、長さ３１３ｍｍのもので、所定の周速度（プロセス・スピード）、例えば１７５ｍｍ／ｓで、時計方向（Ａ方向）に回転している。ここで、感光ドラム１０の構造、材質等は、実施例１に述べたようにドラム基体に限定されるものではなく、中空もしくは中実の円筒状あるいはシート状としてもよく、回転方向もＡ方向に限定されるものでもない。
【０１１５】
本実施例に示す画像形成装置の画像形成プロセスは、ほぼ実施例１に述べたものと同様であるが、画像形成装置のクリーニング手段は、感光ドラムの表面から主としてトナーを除去する第１のクリーニング手段の第１の回収体である第１のクリーニングローラ２と、第１のクリーニングローラ２の画像形成プロセスの下流側に感光ドラム１０の表面から主としてトナー以外の付着物を除去する第２のクリーニング手段の第２の回収体である第２のクリーニングローラ５を有している。第１のクリーニングローラ２は、実施例１で述べたものと同様で、感光ドラム表面もしくは感光ドラム上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に、空隙ｄを設けて対向配置している。そして、実施例１と同様に前記第１のクリーニングローラに感光ドラム１０との間の前記空隙にクリーニングの用に供するバイアス電圧としてクリーニング電圧を印加する電源手段である電源装置３、及び該第１のクリーニングローラに回収したトナーを第１のクリーニングローラ２の表面から掻き落とす第１のブレード４を有している。
【０１１６】
本実施例のクリーニングローラ２を直径１２ｍｍ、長さ２５２ｍｍのアルミニウム製の中空の円筒状金属ローラとし、表面は平滑で、感光ドラム１０との空隙ｄを２００μｍとして対向配置する。この空隙ｄの値は加工精度や材料強度などの機械的制約及び空隙に印加する電圧や放電の防止などの電気的制約などにより任意に設定することができる。その他、トナーの除去機構等は、実施例１と同様である。
【０１１７】
本実施例でも電源装置３によるクリーニング電圧の印加は、実施例１と同様で、直流バイアス電圧と表面電位との大小関係によってクリーニング性は異なる。
【０１１８】
例えば、残留トナー７の帯電極性が正（＋）のとき、図５と同様に（１）のＶ0 ＞ＶD C の場合にクリーニング性は良く、（３）のＶ0 ＜ＶD C の場合にクリーニング性は悪化する。また、残留トナー７の帯電極性が負（−）のとき、（１）のＶ0 ＞ＶD C の場合にクリーニング性は悪化し、（３）のＶ0 ＜ＶD C の場合にクリーニング性は良くなる。また、電源装置３によって印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧ＶD C と前述した感光ドラム１０の表面電位Ｖ0 との電位差が、特定の範囲にあるときに残留トナー７の感光ドラム１０からクリーニングローラ２への飛翔が促進され、優れたクリーニング性を示す。このクリーニング電圧の直流バイアス電圧と感光ドラム１０の表面電位との電位差ΔＶは、例えば５０Ｖ以上かつ３５０Ｖ以下となるクリーニング電圧を印加すれば、良好なクリーニング性を示し、優れた画像形成装置が構成できる。また更に、クリーニング電圧を印加する電源手段である電源装置３によって、クリーニングローラ２にクリーニング電圧を印加し、感光ドラム１０のクリーニング領域での表面電位を基準としたクリーニング電圧によるクリーニング電位の片振幅値をおおむね５００Ｖ以上かつ空隙放電開始電圧以下となるようにすることで、良好なクリーニング性を示し、優れた画像形成装置が構成できる。
【０１１９】
また、第２のクリーニング手段は、第２の回収体である第２のクリーニングローラ５及び第２のクリーニングローラ５の表面から主としてトナー以外の付着物を掻き落とす第２のブレード６を有している。第２のクリーニングローラ５は、その回転軸が感光ドラム１０の回転軸に平行になるようにしてソフトに接触して、感光ドラム１０の表面を圧接摺動し時計方向（Ｃ方向）に回転する。第２のクリーニングローラ５は、絶縁性弾性材料で構成されており、例えば絶縁性を有するソリッドゴム、多孔質発泡スポンジゴムなどの高分子有機材料からなる円筒状ローラである。該第２のクリーニングローラ５は、絶縁性を有する繊維等の高分子有機材料からなるブラシ状ローラとすることもできる。また、前記第２のクリーニングローラ５は、絶縁性弾性材料以外に非絶縁性材料である導電性あるいは半導電性弾性材料とすることもできる。
【０１２０】
第２のクリーニングローラ５を絶縁性材料により構成することで、成型性及び生産性に優れたウレタン、シリコンなどで形成されるソリッドゴムや多孔質発泡スポンジゴム等の高分子有機材料を用いることができる。また、第２のクリーニングローラ５を非絶縁性材料により構成することで、第２のクリーニングローラ５にバイアス電圧を印加して、バイアスを印加しない場合の付着物の除去作用に加えて、更に静電力による除去作用を大きく付与することもできる。
【０１２１】
本実施例の図９に示す画像形成装置では、第２のクリーニングローラ５は、直径１２ｍｍ、長さ２５２ｍｍ、アスカーＣ硬度５０゜の独立発泡ウレタン製の中実の円筒状絶縁性弾性ローラであり、感光ドラム１０の表面に押圧２００ｇｆ／ｃｍで圧接配置する。この押圧は、感光ドラム１０の構造、表面材質、表面の平滑性およびプロセス速度などに基づいて、感光ドラムの表面にダメージを与えない程度にソフトに圧接するよう任意に設定することができる。
【０１２２】
前述してきた第１のクリーニング手段及び第２のクリーニング手段によって、感光ドラム１０の表面に残留する残留物を除去する。先ず、第１のクリーニング手段によって転写工程後の感光ドラム１０に対して、第１のクリーニングローラ２にクリーニング電圧である直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した振動電圧を印加して、該感光ドラムの表面に残留している残留トナー７を除去し、続いて下流側にある第２のクリーニングローラ５を該感光ドラムに圧接摺動することにより、紙粉及びタルクなどのトナー以外の付着物８を除去する。
【０１２３】
第１のクリーニングローラ２は、実施例１と同様の機構で主として残留トナー７を除去する。第１のクリーニングローラ２により除去された残留トナー７は、該第１のクリーニングローラの表面に接触する第１のブレード４により該第１のクリーニングローラの表面から掻き落とされる。
【０１２４】
第２のクリーニングローラ５は、感光ドラム１０の表面に柔軟性をもって圧接摺動し、主としてトナー以外の付着物８を機械的剪断力により該感光ドラムの表面から除去する。第２のクリーニングローラ５により除去された付着物８は、該第２のクリーニングローラ５の表面に接触する第２のブレード６により第２のクリーニングローラ５の表面から掻き落とされ、図示しない回収ボトルに回収され、残留トナー７とは分離回収される。
【０１２５】
図９に示した本実施例の構成を少し変更して、第２のクリーニングローラ５を非絶縁性材料である導電性あるいは半導電性弾性材料とした画像形成装置の一実施例を図１０に示す。同図では、第２のクリーニングローラ５は、直径１２ｍｍ、長さ２５２ｍｍのカーボンなどの導電性を有する材料を含有したソリッドゴムや多孔質発泡スポンジゴムなどの高分子有機材料であり、例えば、体積抵抗値が１×１０7 〜１×１０9 Ω・ｃｍの発泡ウレタンスポンジゴムや発泡シリコンスポンジゴムである。また、同図では、第２のクリーニングローラ５をスポンジとしたが、ソリッドゴムとしてもよい。第２のクリーニングローラ５の体積抵抗値が、前記の範囲より外れると望ましいクリーニング性が得られない。例えば、体積抵抗値が１×１０7 Ω・ｃｍ未満の場合、渦電流によって付着物８が表面に被膜形成が生じ、逆に１×１０9 Ω・ｃｍより大きい場合、材料自身の抵抗値のばらつきが大きくなり、クリーニング性の低下を招くことになる。第２のクリーニングローラ５には外部に直流バイアス電圧を印加する第２の電源装置が接続されている。
【０１２６】
第１のクリーニングローラ２の感光ドラム１０に対する周速比は、種々検討を行った結果、５０％〜５００％の範囲で感光ドラム１０の回転方向と逆方向（Ｂ方向）に回転させることにより、回収した残留トナー７が第１のクリーニングローラ２から飛散することなく回収、除去できる。前記周速比の範囲は、好ましくは１００％〜３００％において、感光ドラム１０の表面からの残留トナー７のクリーニング性がより高まり、極めて良好なクリーニング性を得ることができる。
【０１２７】
また、第２のクリーニングローラ５の感光ドラム１０に対する周速比は、種々検討を行った結果、５０％〜５００％の範囲で感光ドラム１０の回転方向と逆方向（Ｃ方向）に回転させることにより、トナー以外の付着物８を除去することができる。詳細には、周速比が１００％以上でクリーニング性が高まり、２００％を越えると第２のクリーニングローラ５と感光ドラム１０の表面との機械的剪断力が大きくなるので、前記周速比の範囲は、好ましくは１００％〜２００％の範囲で第２のクリーニングローラ５を回転させることにより、良好なクリーニング性を得ることができる。
【０１２８】
本実施例における電源手段である電源装置３は、クリーニング電圧を印加するために、直流バイアス電圧を印加する直流電源回路１３及び交流バイアス電圧を印加する交流電源回路１４を有している。クリーニング電圧は、例えば、空隙ｄを２００μｍとし、感光ドラム１０の表面電位Ｖ0 を−５００Ｖとした場合、直流バイアス電圧ＶD C を−３００Ｖ、交流バイアス電圧のピーク間電圧ＶA C を２ｋＶｐ−ｐ，その周波数を３ｋＨｚとする。このようにすることで、残留トナー７の帯電極性が正極性ならば、Ｖ0 ＞ＶD C となるようにバイアス電圧を印加でき、残留トナー７の除去が容易に行え、感光ドラム１０のクリーニング領域での表面電位と前記第１のクリーニングローラに印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差ΔＶが、５０Ｖ以上かつ３５０Ｖ以下である。また、交流電源装置の交流バイアス電圧として、２ｋＶｐ−ｐを与えて残留トナー７に静電的な振動力を加えて、そのトナーの運動によって残留トナー７に機械的な力を与えて、感光ドラム１０の表面から除去する。交流バイアス電圧は、残留トナー７に静電的な振動力を与えればよく、その周波数や振幅値も任意であり、印加波形としては、正弦波に限らず矩形波、三角波、矩形波、矩形波の微分波あるいは矩形波の積分波などが考えられ、直流バイアス電圧を境に振動するに印加波形であれば本実施例の様な場合のクリーニング電圧として適用でき、例えば、周波数が１２ｋＨｚの矩形波を印加してもよい。クリーニング電圧印加条件としては、上記の場合に限らず、周波数５００〜１５ｋＨｚ、ピーク間電圧５００Ｖ〜５ｋＶｐ−ｐ、好ましくは、周波数１ｋＨｚ〜１５ｋＨｚで、かつピーク間電圧は１〜−４ｋＶｐ−ｐであり、直流バイアス電圧の絶対値は、５０Ｖ〜４００Ｖ、好ましくは、５０Ｖ〜３５０Ｖである。
【０１２９】
また、第２のクリーニングローラ５は非絶縁性材料で構成されているので、図１０に示すように第２の電源装置によって数１０Ｖ〜数１００Ｖ程度の直流バイアス電圧を印加したり、接地したりしてもよい。
【０１３０】
なお、感光ドラム１０や第１のクリーニングローラ２及び第２のクリーニングローラ５、第１のブレード４及び第２のブレード６などの寸法、構造、材質、周速度等は上述のものに限らず、種々のものが考えられ、例えば感光ドラムは直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、クリーニングローラは直径２０ｍｍ、長さ３１０ｍｍの場合においても、同様である。
【０１３１】
（実施例４）
図１１は、本発明に係る画像形成装置の第４の実施例の概略構成図である。基本的な構成は第３の実施例と同様の画像形成装置である。本実施例の画像情報形成体である感光ドラム１０は、円筒形状のアルミニウム製のドラム基体と、該ドラム基体の外周表面に形成された有機光導電体層（ＯＰＣ層）を有する外形５０ｍｍ、長さ３１０ｍｍのもので、所定の周速度（プロセス・スピード）、例えば１７５ｍｍ／ｓで、時計方向（Ａ方向）に回転している。ここで、感光ドラム１０の構造、材質等は、実施例１に述べたようにドラム基体に限定されるものではなく、中空もしくは中実の円筒状あるいはシート状としてもよく、回転方向もＡ方向に限定されるものでもない。
【０１３２】
本実施例に示す画像形成装置の画像形成プロセスは、実施例３に述べたものと同様であるが、画像形成装置のクリーニング手段は、感光ドラムの表面から主としてトナーを除去する第１のクリーニング手段の第１の回収体である第１のクリーニングローラ２と、第１のクリーニングローラ２の画像形成プロセスの下流側に感光ドラム１０の表面から主としてトナー以外の付着物を除去する第２のクリーニング手段の第２の回収体である第２のクリーニングローラ５を有している。第１のクリーニングローラ２は、実施例１で述べたものと同様で、感光ドラム表面もしくは感光ドラム上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に、空隙ｄを設けて対向配置している。そして、実施例１と同様に前記第１のクリーニングローラ２に感光ドラム１０との間の前記空隙にクリーニングの用に供するバイアス電圧としてクリーニング電圧を印加する電源手段である電源装置３、及び該第１のクリーニングローラ２に回収したトナーを第１のクリーニングローラ２の表面から掻き落とす第１のブレード４を有している。
【０１３３】
第２のクリーニング手段は、第２の回収体である第２のクリーニングローラ５及び第２のクリーニングローラ５の表面から主としてトナー以外の付着物を掻き落とす第２のブレード６を有している。第２のクリーニングローラ５は、その回転軸が感光ドラム１０の回転軸に平行になるようにしてソフトに接触して、感光ドラム１０の表面を圧接摺動し時計方向（Ｃ方向）に回転する。
【０１３４】
本実施例に示す画像形成装置は、上記構成に加えて、画像形成装置のクリーニング手段、即ち第１のクリーニングローラ２及び第２のクリーニングローラ５によって分離除去されたトナー及びトナー以外の残留物である紙粉タルク等を回収搬送する回収搬送手段を設けている。回収搬送手段は、第１及び第２のクリーニング手段によって分離回収されたトナーを回収して搬送するための手段であるコイルスプリング２３、搬送パイプ２２を有しており、これによって分離回収を行う。
【０１３５】
本実施例の画像形成装置の回収搬送手段は、感光ドラム１０上に残留したトナー７を、始めに第１のクリーニングローラ２によって非接触で除去し振動電圧を印加して静電的に回収し、次いで第２のクリーニングローラ５によって、紙粉・タルク等の付着物８を感光ドラムに接触して回収する。先ず、第１のクリーニングローラ２によって回収された残留トナー７は、第１のブレード４によって、第１のクリーニングローラ２の表面から掻き落とされる。
【０１３６】
回収搬送手段は、搬送パイプ２２の中にコイルスプリング２３を入れたもので、コイルスプリング２３がねじれることで推力が働き、トナー等の物質を搬送する。この回収搬送手段であるコイルスプリング２３や搬送パイプ２２は、第１のクリーニングローラ２で回収された残留トナー７を第１のブレード４で掻き落とし、掻き落とされた残留トナーが搬送パイプ２２の中に入り込み、コイルスプリング２３によって搬送パイプ２２内を搬送され、現像手段のホッパに戻され、現像プロセスを実行するために再利用される。従来まで紙粉やタルクといったトナー以外の残留物と交じった状態で回収ボトルに回収されて、機外に排出されていたが、このように分離回収を行い、回収搬送手段を設けてリサイクル機構を構成することで、第１のクリーニングローラ２によって残留トナー７の殆どを回収し、第２のクリーニングローラ５で紙粉やタルクを残留トナー７とは別に回収して、機外に排出される。
【０１３７】
また、第１のクリーニングローラ２によって分離回収された残留トナー７は、そのまま現像手段のホッパ内に供給されるが、リサイクル機構を構成する搬送パイプ２２やコイルスプリング２３以外に、途中の搬送経路に回収したトナー（以下、リサイクルトナーと呼ぶ）の特性（特に、現像特性）を途中の搬送経路において適切に処理するトナー再生処理手段２５を設けることがある。このトナー再生処理手段２５で、リサイクルトナーの帯電特性等を処理して、現像手段での現像工程が所望の特性を発揮するようにする（図１２）。これにより、転写後に残留した残留トナー７を効率的に除去でき、再利用することで、トナーの無駄な消費を押さえて、効率的な画像形成プロセスを実行することができる。
【０１３８】
本実施例におけるクリーニング電圧の印加についても、直流バイアス電圧や交流バイアス電圧の大きさ、感光ドラムの表面電位との電位差、片振幅値等は前述してきた実施例と同様のことがいえる。
【０１３９】
なお、感光ドラム１０や第１のクリーニングローラ２及び第２のクリーニングローラ５、第１のブレード４及び第２のブレード６などの寸法、構造、材質、周速度等は上述のものに限らず、種々のものが考えられ、例えば感光ドラムは直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、クリーニングローラは直径２０ｍｍ、長さ３１０ｍｍの場合においても、同様である。
【０１４０】
（実施例５）
図１３に示す画像形成装置は、実施例３に示す画像形成装置の現像手段を、磁性もしくは非磁性の１成分非接触現像手段にしたものである。
【０１４１】
実施例３に示した画像形成装置の現像工程以外の画像形成プロセスは、実施例３と同様であるが、従来の２成分接触現像手段は現像工程の磁性もしくは非磁性の１成分非接触現像手段と比べても現像性は劣らず、逆に非接触であるので、感光ドラム１０へのダメージを低減することができる。
【０１４２】
図１３では非磁性の非接触現像手段を用いたものを示す。同図では、現像工程時のトナー担持体である現像ローラ２４には、現像バイアスとして−２００Ｖを印加する。このとき、現像ローラ２４は、感光ドラムに対して約１５０μｍの現像ギャップを設けて配設してある。
【０１４３】
また、転写工程後に感光ドラム１０の上に残留する残留トナー７や紙粉やタルクといったトナー以外の付着物８を除去するクリーニング手段は、第１のクリーニング手段である第１のクリーニングローラ２は、感光ドラム１０に対して非接触であり、おおむね２００μｍの空隙を設けて、更に第１のクリーニングローラ２が非接触であり、従来のようにクリーニングブレードによるキズがは少なくなる傾向にある。また、第２のクリーニングローラ５は、従来のクリーニングブレードを用いた場合よりもソフトタッチで接触しており、感光ドラム１０へのダメージを低減できる。また、回収搬送手段を設けて、残留トナー７のリサイクル機構を付加してもよい。
【０１４４】
（実施例６）
図１４に示す画像形成装置は、実施例３に示す画像形成装置の転写手段を、スコロトロン転写手段にしたものである。
【０１４５】
実施例３に示した画像形成装置の転写工程以外の画像形成プロセスは、実施例３と同様である。従来の画像形成装置の転写手段には、転写材である転写用紙に９７にトナー像を転写するために、コロトロン転写手段を用いて転写用紙９７の裏面から十分な電荷を付与して転写を行っていたが、特に高湿時に十分な転写性を確保するために、マージンを多く取ってコロナ放電電流を流している。そして、このトナー像を転写用紙９７に転写する際、感光ドラム１０の上に残留する残留トナー７に余分な電荷が付与され、クリーニング性に影響を与える。そこで、本実施例に本発明を用いることで、画像形成装置の転写手段にスコロトロン転写手段３０を用い、残留トナー７への余分な電荷付与が生じないように、かつトナー像の転写用紙９７への転写性を損なわないように画像形成プロセスを実行することができる画像形成装置を構成することが可能である。
【０１４６】
同図において、現像手段は、１成分あるいは２成分の接触／非接触いづれの現像方法でもよい。転写手段であるスコロトロン転写手段３０は、放電ワイヤ３１に数ｋＶの直流電圧や直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加して、放電ワイヤ３１近傍で放電させて、電荷を発生させる。このとき、スコロトロン転写手段では、放電ワイヤ３１と感光ドラム１０との間、あるいは放電ワイヤ３１と転写用紙９７との間にグリッド３２を設けて、感光ドラム１０への電荷の照射量を制御し、転写性を確保しつつ、残留トナー７への影響を少なくすることができる。通常、グリッド３２には、バイアス電圧を印加し、感光ドラム１０の表面電位や転写用紙９７の裏面の電位を制御することができる。即ち、グリッド３２と感光ドラム１０の表面や転写用紙９７の裏面との電位差が大きいと多く電荷が照射され、逆に電位差が小さいと少ない電荷の照射になる。従って、グリッド３２によって放電ワイヤ３１からグリッド３２を通過して、感光ドラム１０や転写用紙９７に照射する電荷量をコントロールすることが可能で、最終的にはグリッド３２へのバイアス電圧と感光ドラム１０の表面電位や転写用紙の裏面の電位とが等しくなるとグリッド３２を通過する電荷はなくなる。
【０１４７】
本実施例におけるクリーニング電圧の印加についても、直流バイアス電圧や交流バイアス電圧の大きさ、感光ドラムの表面電位との電位差、片振幅値等は前述してきた実施例と同様のことがいえる。
【０１４８】
なお、感光ドラム１０や第１のクリーニングローラ２及び第２のクリーニングローラ５、第１のブレード４及び第２のブレード６などの寸法、構造、材質、周速度等は上述のものに限らず、種々のものが考えられ、例えば感光ドラムは直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、クリーニングローラは直径２０ｍｍ、長さ３１０ｍｍの場合においても、同様である。更に、回収搬送手段を設けて、残留トナー７のリサイクル機構を付加してもよい。
【０１４９】
（実施例７）
図１５には、電子写真方式により画像情報形成体表面に電子潜像を形成し、トナー等の帯電微粒子により顕像化し、転写材上に帯電微粒子を転写し、画像情報形成体上に残留した残留物をクリーニングし、転写材上の帯電微粒子を定着する一連の画像形成プロセスを実行する画像形成装置の一実施例を示す。
【０１５０】
本実施例では、トナー等の帯電微粒子により顕像化する現像手段が、磁性もしくは非磁性の１成分非接触現像手段であり、転写材上に帯電微粒子を転写する転写手段が、ローラ転写手段３４である。ローラ転写手段３４には、外部から転写用のバイアス電圧を印加する。
【０１５１】
そして、前記画像情報形成体の表面から電気的にトナーを除去する第１のクリーニング手段と、第１のクリーニング手段の画像形成プロセスの下流側に、前記画像情報形成体表面に残留するトナー等の帯電微粒子、紙粉やタルクなどのトナー以外の付着物などの残留物を前記画像情報形成体から除去する第２のクリーニング手段を有するクリーニング手段であり、前記第１のクリーニング手段によって前記画像情報形成体から除去されたトナー等の帯電微粒子を回収して、現像手段に搬送する回収搬送手段を設ける。
【０１５２】
また、そして画像情報形成体の表面をクリーニングする前記第１のクリーニング手段や前記ローラ転写方式のローラ転写手段３４によって前記画像情報形成体表面に残留するトナー等の帯電微粒子、紙粉やタルクなどのトナー以外の付着物などの残留物のうちトナー等の帯電微粒子を前記第１のクリーニング手段でクリーニングする際に、前記第１のクリーニング手段は、画像情報形成体表面もしくは画像情報形成体上のトナー等の帯電微粒子の少なくとも一方に、空隙を設けて対向配置した第１の回収体、前記第１の回収体に画像情報形成体との間の前記空隙にクリーニング電圧を印加する電源手段を有している。
【０１５３】
そして、前記電源手段は、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位をＶ0、前記第１の回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧をＶDC、前記空隙の空隙放電開始電圧をＶBとすると、前記帯電微粒子の帯電極性が正極性ならば、Ｖ0＞ＶDCとなるようにクリーニング電圧を印加し、前記帯電微粒子の帯電極性が負極性ならば、Ｖ0＜ＶDCとなるようにクリーニング電圧を印加するものであり、かつ前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位と前記回収体に印加するクリーニング電圧の直流バイアス電圧との電位差ΔＶが、５０Ｖ以上かつ３５０Ｖ以下となるようにクリーニング電圧を印加するものであり、更に、前記画像情報形成体のクリーニング領域での表面電位Ｖ0を基準とした前記第１の回収体に印加するクリーニング電圧による電位の片振幅電圧値Ｖが、５００Ｖ以上かつＶB以下となるようにクリーニング電圧を前記空隙に印加するものである。
【０１５４】
【発明の効果】
本発明によれば、画像情報形成体表面の帯電微粒子であるトナーを、非接触で効率よく除去でき、画像品質の低下がなく、安定したクリーニング性能を維持できるクリーニング手段を備えた画像形成装置を構成でき、クリーニング不良や放電を防止でき、バイアス印加条件を適正化することで、画像情報形成体上の帯電状態や残留物の付着状態の影響を受けにくくすることができる。
【０１５５】
また、画像情報形成体表面の帯電微粒子であるトナーや紙粉及びタルク等の残留物を、その種類ごとに応じて除去できるようにし、画像情報形成体表面に損傷やトナーやタルクなどの付着物のフィルミングを防止し、残留した紙粉やタルクなどのトナー以外の付着物も確実に除去でき、画像情報形成体の長寿命化及び高速化を実現できるクリーニング手段を備えた画像形成装置を構成できる。
【０１５６】
更にまた、トナーや紙粉等の帯電微粒子を分離回収して、トナーリサイクル機構を構成する上で問題となる、回収トナーの再生が容易で、現像手段での撹拌による摩擦帯電、トナー層形成及び現像特性に悪影響を及ぼさないクリーニング手段及び回収搬送手段が構成できる。
【０１５７】
そして、付加的な効果として、電子写真方式による画像形成プロセスで用いられるトナー等の帯電微粒子が、従来の粉砕法等で作製された表面形状の粗いものや、重合法等で作製された表面形状の平滑なものといったクリーニングブレード等の接触もしくは当接させるクリーニング法でクリーニングしにくいトナー等の帯電微粒子も除去できるので、トナー等の帯電微粒子の形状、材質、特性等に影響されにくく、優れたクリーニング性をもつクリーニング手段を備えた画像形成装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】クリーニング電圧の交流バイアス電圧の周波数に対するクリーニング効率を示す図である。
【図３】画像情報形成体の表面電位と回収体に印加するクリーニング電圧との関係を説明する図である。
【図４】画像情報形成体の表面電位と回収体に印加するクリーニング電圧の交流電位と関係を説明する図である。
【図５】本発明のクリーニング性の判定結果を示す図である。
【図６】クリーニング電圧の直流バイアス電圧と感光ドラムの表面電位との電位差とクリーニング効率との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図８】クリーニング電圧として印加する交流バイアス電圧の片振幅とクリーニング効率との関係を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係る異なる構成をとった場合の画像形成装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の第４の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施例にトナー再生処理手段を設けた画像形成装置の概略構成図である。
【図１３】本発明の第５の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図１４】本発明の第６の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図１５】本発明の第７の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図１６】従来の画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
ｄ  空隙
１  クリーニング装置
２  クリーニングローラあるいは第１のクリーニングローラ
３  電源装置
４  ブレードあるいは第１のブレード
５  第２のクリーニングローラ
６  第２のブレード
７  残留トナー
８  紙粉、タルクなどのトナー以外の付着物
１０  感光ドラム
１１  第２の電源装置
１３  直流電源回路
１４  交流電源回路
２１  現像手段
２２  搬送パイプ
２３  コイルスプリング
２４  現像ローラ
２５  トナー再生処理手段
３０  スコロトロン転写手段
３１  放電ワイヤ
３２  グリッド
３３  シールドケース
３４  ローラ転写手段
８１  トナー
８２  残留トナー
８３  付着物
９０  感光ドラム
９１  帯電手段
９２  露光手段
９３  現像手段
９４  転写手段
９５  除電手段
９６  クリーニングブレード
９７  転写用紙
【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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