画像形成装置及びプロセスカートリッジ
【課題】像担持体上の転写残トナーを、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加したクリーニング部材により静電的に除去するクリーニング装置において、良好なクリーニング性能を得る。
【解決手段】感光体１上の転写残トナーを除去するクリーニング装置２０が、転写残トナーの帯電極性を制御する電圧の印加された導電性ブレード２２と、導電性ブレード２２より下流に配置され感光体１を除電するクリーニング部除電ランプ２５と、クリーニング部除電ランプ２５より下流に配置され転写残トナーを静電的に除去する導電性のクリ−ニングブラシ２３と、クリーニングブラシ２３上のトナーを回収するトナー回収手段とを有する。
【解決手段】感光体１上の転写残トナーを除去するクリーニング装置２０が、転写残トナーの帯電極性を制御する電圧の印加された導電性ブレード２２と、導電性ブレード２２より下流に配置され感光体１を除電するクリーニング部除電ランプ２５と、クリーニング部除電ランプ２５より下流に配置され転写残トナーを静電的に除去する導電性のクリ−ニングブラシ２３と、クリーニングブラシ２３上のトナーを回収するトナー回収手段とを有する。
【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、および、これに採用されるプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記画像形成装置に採用されるクリーニング装置として、弾性部材よりなるクリーニングブレードを像担持体上の周面に押し当てて像担持体上のトナーを掻き落として除去するブレードクリーニング方式が知られている。ブレードクリーニング方式は、構成が簡易で性能が安定していることから広く用いられている。
【０００３】
また、近年、画像品質向上の要求が強まっており、その要求に応えるべく、トナーの小粒径化、球形化が進められている。小粒径化により、より高精度で高精細な高解像度の画像を得ることができ、球形化により現像性、転写性の向上を図ることができる。
【０００４】
しかしながら、小粒径化、球形化が進んだトナーを用いた場合には、一般的なクリーニングブレード方式では良好なクリーニングをおこなうことが難しくなってくる。これは、クリーニングブレードは像担持体表面を摺擦しながらトナーを除去するが、像担持体との摩擦抵抗によりクリーニングブレードのエッジの部分が変形する、所謂、スティックスリップのため、像担持体とクリーニングブレードのと間に微小な空間が生じてしまう。小粒径のトナーであるほど、この空間に侵入しやすく、侵入したトナーが球形に近い形状であるほど、トナーに回転モーメントが発生してこの空間で転がりやすい。このため、小粒径化、球形化が進んだトナーは、クリーニングブレードを押し上げて、クリーニングブレードと像担持体との間にもぐり込みやすくなってしまうためである。
【０００５】
小粒径化、球形化が進んだトナーを用いる場合には、像担持体に対するクリーニングブレードの押し当て力（線圧）を強め、トナーのもぐり込みを阻止することが考えられる。しかしながら、押し当て力を強めて高い荷重を付加すると、像担持体やクリーニングブレードの磨耗が進み、寿命が極端に短くなってしまう。近年、装置の高寿命化が求められるため、このような耐久性に関わる不具合は避けなければならない。
【０００６】
一方、小粒径化、球形化の進んだトナーを良好にクリーニングする方法として、静電クリーニング方式がある。これは、像担持体に当接する導電性のクリーニングブラシ等の静電クリーニング部材にトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加して、静電的にトナーを像担持体上から除去するものである。
【０００７】
ところが、静電クリーニング方式でもトナーが除去しきれない場合がある。これは、以下に説明するように、クリーニング部に達する転写残トナーの帯電量のばらつきによるものである。図３は、転写前の像担持体上のトナーの帯電量分布と、転写後に像担持体上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示すグラフである。図３に示すように、転写前の像担持体上のトナーは、そのほとんどがトナーの正規帯電極性（ここでは、負極性）に帯電している。転写部では、像担持体上のトナーは、トナーの正規帯電極性と逆極性（ここでは、正極性）の転写電界を受けることにより被転写体に転写されるが、そのまま像担持体上に付着して転写残トナーとなるものがある。転写残トナーは、転写部で印加された正極性の電荷注入を受けるなどして、電荷量が正極性側にシフトしたものである。このため、像担持体上の転写残トナーは、図３に示すように、正極性のトナーと負極性のトナーとが混在したブロードな分布となる。上記静電クリーニング方式では、クリーニングブラシにトナーの帯電極性とは逆極性の正極性の電圧を印加して静電的にクリーニングをおこなうので、正極性にシフトしてしまったトナーは回収困難となってしまう。
【０００８】
そこで、本出願人は、特許文献１で、静電クリーニング部材の上流に転写残トナーの帯電極性を揃える極性制御手段を設けるものを提案している。この極性制御手段により像担持体上の転写残トナーの帯電極性をトナーの正規帯電極性である負極性に揃えることで、下流の正極性の電圧が印加されたクリーニングブラシによるトナー回収をしやすくしている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２１２８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１では、極性制御手段として、像担持体表面に離間して設けられたコロナチャージャのマイクロ放電電荷を用いるものや、像担持体に接触して設けられた電圧を印加された導電性ブラシローラからの電荷注入によるものが開示されている。また、小型で装置が簡易な極性制御手段として、電圧を印加された導電性ブレードからの電荷注入によるものも考えられる。
【００１１】
このような極性制御手段を用いるものでは、転写残トナーの帯電制御すると同時に転写残トナーを担持する像担持体も帯電させてしまう。このため、像担持体は負極性側に高い電位に帯電した状態で、正極性の電圧が印加されたクリーニングブラシの位置に達することになる。ここで、像担持体から転写残トナーを除去するクリーニングブラシのブラシ繊維は導電性材料であるため、像担持体とクリーニングブラシとの間でトナーへの電荷注入が発生する可能性がある。特に、像担持体とクリーニングブラシとの電位差が大きいと、電位差解消のために、像担持体とクリーニングブラシとの間に存在する転写残トナーに対して電荷注入を受けるほど多くの電流が流れ、転写残トナーの帯電極性が正極性側に反転してしまう。極性反転した転写残トナーに対してはクリーニングブラシによる良好な静電クリーニングがおこなわれなくなってしまう。このため、像担持体上に正極性のクリーニング残トナーが多く残ってしまうという問題があった。このような、クリーニング残トナーを少なくする為には、クリーニングブラシ位置での転写残トナーへの電荷注入をできるだけ少なくすることが望まれる。
【００１２】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、像担持体上の転写残トナーを、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加したクリーニング部材により静電的に除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置およびブロセスカートリッジにおいて、良好なクリーニング性能を得ることのできる画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像装置と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、該像担持体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置は、該転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該像担持体の表面移動方向に関して該極性制御手段より下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段とを有する画像形成装置において、上記極性制御手段よりも下流で上記クリーニング部材よりも上流に上記像担持体を除電する除電部材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の画像形成装置において、上記極性制御手段は上記像担持体の帯電電位と同極性の電圧が印加され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の画像形成装置において、上記現像装置で用いられる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４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記現像装置で用いられるトナーの形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記極性制御手段が導電性弾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６の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記除電部材が除電ランプ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、請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記像担持体上にトナー像を形成する複数の現像装置を備え、該像担持体上に形成された複数のトナー像を重ね合わせて多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、複数の像担持体と、該複数の像担持体上にトナー像を形成する現像装置をそれぞれ備え、複数の像担持体上に形成されたトナー像を重ね合わせて多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体がフィラーを分散させた感光体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または８の画像形成装置において、上記像担持体が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１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体がアモルファスシリコン感光体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、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の画像形成装置に採用されるプロセスカ−トリッジにおいて、上記像担持体の転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該像担持体の表面移動方向に関して該極性制御手段より下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段と、該極性制御手段よりも下流で該クリーニング部材よりも上流に配置され該像担持体を除電する除電部材とを備えたクリーニング装置と、該像担持体とを一体的に構成し、画像形成装置本体に脱着可能であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明においては、除電部材により極性制御手段により帯電した像担持体の除電を行って、像担持体とクリーニング部材との電位差が小さくする。像担持体とクリーニング部材との電位差を小さくすると、電位差解消のために像担持体とクリーニング部材との間に存在する転写残トナーに対して流れる電流が小さくなり、転写残トナーへの電荷注入が抑制される。よって、帯電極性が反転してしまう転写残トナーは少なくなり、極性制御手段により帯電極性を制御されたままの状態で、良好に静電クリーニングされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、像担持体上の転写残トナーを、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加したクリーニング部材により静電的に除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置およびブロセスカートリッジにおいて、良好なクリーニング性能を得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】
【００１６】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真プリンタ（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の要部を示す概略構成図である。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。
【００１７】
まず、プリンタ１００全体の構成について説明する。
図１に示すように、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の周囲には帯電装置としての帯電ローラ３、潜像をトナー像化するトナー像形成手段である現像装置６、トナー像を記録媒体としての転写紙に転写する転写装置としての転写ローラ１５、転写後の感光体１上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２０、感光体１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、除電ランプの光を遮光する遮光板４０が設けられている。
【００１８】
帯電ローラ３は、感光体１に所定の距離を持って非接触で配置され、感光体１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を負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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
また、クリーニング装置２０には、詳細は後述するクリーニングブラシ２３が備えられており、静電的に感光体１上の転写残トナーを除去する。
【００２２】
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コピー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。帯電ローラ３、現像ローラ８、転写ローラ１５及びクリーニングブラシ２３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。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、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。
【００２３】
感光体１が図中矢印Ａ方向に回転すると、まず感光体１が、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に照射され、レーザー光４が照射された部分の感光体１の電位が例えば−１２０［Ｖ］に低下し静電潜像が形成される。
【００２４】
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の表面を摺擦される。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］の現像バイアスによって、静電潜像側に移動し、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を、現像装置６により負極性に帯電されたトナーによる反転（ネガポジ（Ｎ／Ｐ）：電位が低い所にトナーが付着する)現像を用いて現像する。
【００２５】
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ことにより、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は、クリーニング装置２０で転写残トナーが除去され、さらに除電ランプ２で除電される。
【００２６】
次に、感光体１上の転写残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。
【００２７】
まず、従来のブレードクリーニング方式の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、小粒径化や球形化の進んだトナーをクリーニングすることが困難な状況である。
また、ブレードクリーニング方式ででも、線圧を極端に高くすれば（具体的には線圧：１００［ｇｆ／ｃｍ］以上）、小粒径化や球形化の進んだトナーをクリーニングできるが、その分感光体や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）は直径３０［ｍｍ］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、クリーニングブレードの寿命は約２万枚程度であり、耐久性が１／５〜１／６になるといえる。
【００２８】
これに対し、小粒径化や球形化の進んだ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、感光体表面の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、静電クリーニング方式がある。
【００２９】
図２は、本実施形態のプリンタに採用される静電クリーニング方式のクリーニング装置の概略構成図である。クリーニング装置２０は、クリーニング部材としてのクリーニングブラシ２３と、クリーニング電源２８から正極性の電圧が印加される回収ローラ２４と、回収ローラ２４上に移動したトナーを掻き落とす回収ローラ用クリーニングブレード２７とを備えている。また、クリーニングブラシ２３が感光体１上の転写残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には、転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段として、ブレード電源２９から負極性の電圧が印加された導電性ブレード２２備えている。さらに、導電性ブレード２２よりも下流側でクリーニングブラシ２３よりも上流側には、感光体１を除電する除電部材としてのクリーニング部除電ランプ２５を備えている。
【００３０】
クリーニングブラシ２３は、ブラシ回転軸を中心に回転駆動するブラシローラであり、クリーニング電源２８より回収ローラ２４に電圧が印加され、回収ローラ２４からクリーニングブラシ２３へ給電されトナーを感光体１上からクリーニングブラシ２３へ移動させる。また、クリーニング電源２８に加え、直接ブラシ回転軸に電圧を印加する電源を設けても良い。
【００３１】
また、導電性ブレード２２は、例えばポリウレタンゴムを素材とした弾性体である。導電性ブレード２２の電気抵抗は１０６〜１０８［Ω・ｃｍ］である。導電性ブレード２２は、感光体１とカウンター方向で当接し、当接角度は２０［°］、当接圧は２０〜４０［ｇ／ｃｍ］、感光体への喰い込みは０．６［ｍｍ］で構成されている。ここでは、電気抵抗は１０６［Ω・ｃｍ］で、当接圧は２０［ｇ／ｃｍ］のものをもちいた。また、導電性ブレード２２は板金のブレード支持部材２１上に接着された板状によって構成され、厚みが２［ｍｍ］、自由長が７［ｍｍ］、ＪＩＳ−Ａ硬度計で６０〜８０、反発弾性は３０［％］、である。この導電性ブレード２２は、上述のように感光体１への当接圧が低く、小粒径化、球形化が進んだトナーについてはトナーのすり抜け量が多くなる。しかし、導電性ブレード２２は、転写残トナーをクリーニングブラシ２３で感光体１上から除去するためにトナー帯電量を片側に揃える極性制御手段であるので、トナーすり抜けが多くてもかまわない。
【００３２】
クリーニング部除電ランプ２５は、発光ダイオードを等間隔に複数個並べたものである。
【００３３】
ここで、転写残トナーとして、感光体１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と感光体の帯電電位について説明する。
図３は、転写前の感光体１上のトナーの帯電量分布と、転写後に感光体１上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示すグラフである。なお、帯電量分布はホソカワミクロン製 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ためトナー個数を５００個とした。
図３に示すように、転写前の感光体１上のトナーは、そのほとんどが負極性に帯電している。転写時には、感光体１上のトナーは、転写ローラ１５に印加された正極性の転写バイアスにより転写紙に転写するが、転写前から正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、転写前に負極性に帯電していたトナーでも転写ローラ１５に印加された正極性の電荷注入を受けるなどして、帯電極性が正極性側にシフトし、その一部は正極性に反転することがある。よって、感光体１上の転写残トナーは、図３に示すように、正極性のトナーと負極性のトナーとが混在したブロードな分布となる。
【００３４】
さらに、環境条件が変化した時の転写残トナーの帯電量について説明する。図４は、使用環境が高温高湿（３０［℃］、９０［％］）、常温常湿（２０［℃］、５０［％］）、低温低湿（１０［℃］、１５［％］）での転写前のトナーの帯電量分布を示すグラフである。図４に示すように、低温低湿時にはトナーは帯電しやすいため帯電量が上がり、高温高湿時には帯電し難いため帯電量が下がる。このため、低温低湿時はトナー帯電量は負極性の電荷量の高い位置に分布しているが、高温高湿時はトナー帯電量は低温低湿時に較べ帯電量の低い位置で分布している。このような環境によって異なる帯電量分布を有する転写前の感光体上のトナーが、転写部を通過すると、各環境により異なる帯電量分布を示す。図５は、高温高湿時の転写前の感光体上トナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を表したものである。また、図６は、低温低湿時の転写前の感光体上のトナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を表したものである。なお、上述の図３は、常温常湿時の転写前の感光体上トナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を表したものである。図３、図５、図６からわかるように、高温高湿時では常温常湿時に比べ転写残トナーは正極性側が増加した分布になり、低温低湿時では負極性側が増加した分布になる。すなわち、高温高湿時では感光体１上の転写残トナー帯電量分布は正極性側にシフトしている。
【００３５】
このような帯電量分布をもつ転写残トナーは、感光体１の表面移動により導電性ブレード２２との対向位置まで到達する。図７は、感光体１表面移動時の導電性ブレード２２の説明図である。導電性ブレード２２との対向部まで到達したトナーの一部は機械的に掻き落されるが、導電性ブレード２２にスティックスリップ（図中状態Ｃ）が発生し、一部はすり抜けていく。
【００３６】
導電性ブレード２２には、正極性側に偏った転写残トナーを負極性側にするために、ブレード電源２９より高めの負極性の電圧、ここでは−１４００［Ｖ］が印加されている。転写残トナーが導電性ブレード２２と感光体１との間にはさまれた時、導電性ブレード２２に印加された電圧でトナーに電流が流れ込みトナーは負極性に帯電して導電性ブレード２２を通過する。また、感光体１と導電性ブレード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放電によりトナーは負極性に帯電する。すなわち、トナーが導電性ブレード２２と感光体１との対向部をすり抜けるときに、導電性ブレード２２が、電荷注入により、トナーを正規の帯電極性（負極性）に帯電させる。図８は、常温常湿時の転写残トナー帯電量分布と、導電性ブレード２２通過後の転写残トナー帯電量分布とを表すものである。図８に示すように、導電性ブレード２２を用いることで、感光体１上の転写残トナー帯電量分布は負極性側にシフトする。これと同時に、感光体１は、導電性ブレード２２に印加された高い電圧により負極性に帯電する。なお、導電性ブレード２２にこのような高い電圧を印加する必要があるのは、上述のように高温高湿時で感光体１上の転写残トナーの帯電量分布が極端に正極性側にシフトしたような場合である。
【００３７】
導電性ブレード２２によって負極性に帯電された感光体１とトナーは、感光体１の表面移動により、クリーニング部除電ランプ２５の位置に移送される。ここで、導電性ブレード２２により帯電させられた感光体１を、クリーニング部除電ランプ２５により除電する。
【００３８】
図９は、導電性ブレード２２への印加電圧とクリーニング部除電ランプ２５通過後の感光体１の表面電位の関係を示すグラフである。また、図９では、比較のためにクリーニング部除電ランプ２５不点灯時の感光体１の表面電位も示している。クリーニング部除電ランプ２５不点灯の場合、導電性ブレード２２に高い電圧を印加したとき、感光体１は導電性ブレード２２から電荷注入を受けて負極性に帯電している。このように導電性ブレード２２により感光体１が帯電した場合においても、クリーニング部除電ランプ２５を設けることで、クリーニング部除電ランプ２５通過後の感光体１を除電し、表面電位をゼロに近づけることができる。
【００３９】
負極性に帯電された転写残トナーおよび除電された感光体１はクリーニングブラシ２３の位置に移送される。クリーニングブラシ２３へはトナーの帯電極性とは逆の電圧（正極性）が給電されており、導電性ブレード２２をすり抜けた転写残トナーを静電的に吸着する。
【００４０】
ここで、従来の感光体１を除電しないものでは、図９の除電ランプ不点灯が示すように、感光体１は負極性側に高い電位に帯電した状態のままでクリーニングブラシ２３の位置に移送されるので、正極性の電圧が給電されるクリーニングブラシ２３との電位差が大きくなる。このため、多くの電流が感光体１上の転写残トナーに流れ、転写残トナーはクリーニングブラシ２３からの電荷注入を受けて帯電極性が再び正極性側に反転する。よって、クリーニングブラシ２３による静電クリーニングが良好に行われずにクリーニング残トナーを生じてしまう。この結果、次の画像形成時にクリーニング残トナーが感光体１上に残留していることによる異常画像や、クリーニング残トナーが帯電ローラ３に付着するこによる異常画像を引き起こす。
【００４１】
しかし、クリーニング部除電ランプ２５を設け感光体１の除電をおこなったものでは、感光体１とクリーニングブラシ２３間の電位差は十分小さいため、転写残トナーの帯電極性は反転せずに、クリーニングブラシ２３により感光体１上から良好に除去される。
【００４２】
図１０は、クリーニングブラシ２３に印加する電圧を＋５００［Ｖ］としたときの導電性ブレード２２への印加電圧とクリーニング残トナーＩＤとの関係を示すグラフである。図１０に示すように、クリーニング部除電ランプ２５を設けたものでは、導電性ブレード２２への印加電圧を高い電圧としてもクリーニング残トナーは増加しないことがわかる。一方、クリーニング部除電ランプ２５を設けないものでは、導電性ブレード２２に印加する電圧を高い電圧としたときクリーニング残トナーが増加することがわかる。
【００４３】
クリーニングブラシ２３上に移動したトナーはクリーニングブラシ２３より更に高い正極性の電位である回収ローラ２４へ電位勾配により移動する。回収ローラ２４上のトナーは回収ローラ用クリーニングブレード２７により掻き落とされ、トナー排出スクリュー１９で機外に排出又は現像装置６に戻される。
【００４４】
また、極性制御手段は感光体１上の転写残トナーの帯電極性を負極性へ揃える機能を保持するものであれば上述のような導電性ブレード２２の形態に限らず、図１１に示すコロナチャージャ４２、図１２に示すブラシローラ４３などを用いることができる。しかし、導電性ブレード２３の形態であれば、簡易な方法で、クリーニングブラシ２３による静電クリーニングの前段階においてクリーニング機能を持たせることが可能であるというメリットがあり、好適と考えられる。
【００４５】
また、除電部材は感光体１の帯電電位を除電するものであれば上述のようなクリーニング部除電ランプ２５の形態に限らず、図１３に示すコロナチャージャ４５、図１４に示す帯電ローラ４７などを用いることができる。しかし、感光体１上に存在する転写残トナーの帯電極性に影響を与えないものが適しているため、除電ランプが好適と考えられる。
【００４６】
また、クリーニング部材は、感光体１上の転写残トナーを静電的に除去する機能を保持するものであれば上述のようなクリーニングブラシ２３の形態に限らず、図１５に示す回収ローラ２４などを用いることができる。しかし、効率よくクリーニングするためには転写残トナーに対して接触面積が大きいものが適しているので、クリーニングブラシ２３が好適と考えられる。
【００４７】
このように、クリーニング部除電ランプ２５を設けることで、クリーニングブラシ２３位置での転写残トナーへの電荷注入を低減させ、クリーニング残トナーを少なくすることができる。
【００４８】
さらに、電荷注入はブラシ繊維の構造によっても低減させることができる。以下、ブラシローラ２３のブラシ繊維構造による電荷注入について説明する。電荷注入はブラシ繊維内の導電性材料３２を通じてトナーに電流が流れ込むことで起きると考えられている。図１６、１７は、一般的に使用されているクリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１の断面図である。図１６、１７に示すブラシ繊維は、導電性材料３２がブラシ繊維３１の表層の絶縁性材料３３中に分散されている。このようなものでは、クリーニングブラシ２３が転写残トナーをクリーニングする際、導電性材料３２とトナーとの接触確立が増えトナーに電流が流れ込み易くなるので、電荷注入が起こりやすい。
【００４９】
図１８、１９は、本実施形態のクリーニング装置２０が備えるクリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１の断面図であり、図１９は、一つ目の実施例の断面図であり、図２０は、二つ目の実施例の断面図である。また、図２０は、本実施形態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１８、１９、２０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。
【００５０】
ブラシ繊維３１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。また、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０１−２９２１１６号公報、特公平０７−０３３６３７号公報、特公平０７−０３３６０６号公報、及び、特公平０３−０６４６０４号公報などに開示されている。
【００５１】
さらに、本実施形態のクリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１は、図２０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。
一方、図２１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２１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２１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２０に示すように、ブラシ繊維３１内部の導電性材料３２はトナーとは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。
【００５２】
上述のように、クリーニング部除電ランプ２５を設けることにより、感光体１とクリーニングブラシ２３との電位差を減少させ、転写残トナーへの電荷注入を抑えることができるため、クリーニングブラシ２３の形態は上述のいずれのものも適用できる。しかし、転写残トナーへの電荷注入をさらに抑えるためには、本実施形態のプリンタのように、図１８，１９に示す芯鞘構造をとるブラシ繊維３１を用い、図２０に示す斜毛の形態をとるクリーニングブラシ２３を用いることが好ましい。
【００５３】
次に電荷注入が発生する部位について、図２２に示すクリーニングブラシ２３が直毛である概略構成図を用いて説明する。図２２で示すように、回収ローラ２４にクリーニング電源２２から電圧が印加され、回収ローラ２４からクリーニングブラシ２３へ給電されトナーを感光体１上からクリーニングブラシ２３へ移動させる。トナーへの電荷注入は、図２２中の領域Ｅ及び領域Ｆで発生する。領域Ｅでの電荷注入はトナーがブラシ繊維３１の導電性材料３２と接触した瞬間に起き、帯電量の低いトナーは印加電圧側の極性に反転する為、クリーニングブラシ２３には移動せず、そのままクリーニングブラシ２３を通過してクリーニング残トナーとなる。また、帯電量の高いトナーでも電荷注入はするが、帯電量が高い為トナーの極性は反転せずクリーニングブラシ２３に移動する。
一方、領域Ｆでは感光体１からクリーニングブラシ２３へ移動した印加電圧と逆極性のトナーは回収ローラ２４へ移動する。このとき、感光体１とクリーニングブラシ２３との間と同じことが起きる。すなわち、帯電量の低いトナーは極性が反転し回収ローラ２４へは移動せずクリーニングブラシ２３上に残ったままクリーニングブラシ２３の回転で再び感光体１と出会い、感光体１へ再度付着し、クリーニング残トナーとなる。このため、クリーニングブラシ２３を上述のような芯鞘構造の斜毛ブラシにすれば、図２０に示すように繊維の導電性材料３２とトナーは接触し難くなり、感光体１とクリーニングブラシ２３間、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４間での電荷注入が低減できる。
【００５４】
次の領域Ｅ及び領域Ｆで電荷注入が発生していることの確認を行った。
図２３は、図２２を用いて説明した構成から、転写部と導電性ブレード２２を外しクリーニングブラシ２３への入力トナーを現像後のほぼ１００［％］負極性トナーにしてクリーニングさせた。そして、トナー像先端がクリーニングブラシ２３と感光体１の接触部からクリーニングブラシ２３の周長の２倍分（２回転）を過ぎた所で感光体１を停止し、クリーニングブラシ２３の２周目に相当する感光体１上のトナーｑ／ｄ分布を計測した。このとき、クリーニングブラシ２３が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と再び出会う時は、回収ローラ２４とは１度接触しているのでクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間での電荷注入は発生しておりクリーニングブラシ２３が２回転した時の感光体１上のトナーｑ／ｄ分布を計測すれば電荷注入が判断できる。
【００５５】
図２４は、電荷注入が主にクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４間で発生することを計測する為、図２３の構成から回収ローラ２４と回収ローラ用クリーニングブレード２７を外し、クリーニングブラシ２３のブラシ回転軸２３ａに電圧を印加するものの概略構成図である。感光体１の停止位置は図２３の構成の場合と同じでクリーニングブラシ２３を２回転で停止させた。なお、図２４の構成のクリーニングブラシ２３のブラシ繊維は直毛である。また、図２５は、図２４の構成のクリーニングブラシ２３のブラシ繊維を斜毛とした場合の概略構成図である。
【００５６】
図２６は、図２３、図２４及び図２５の各構成でのクリーニング性を比較した結果を示すグラフである。図２６では横軸が回収ローラ２４又はクリーニングブラシ２３への印加電圧、縦軸がクリーニング残ＩＤである。
縦軸のクリーニング残ＩＤは、次のようにして求める。先ず、クリーニングブラシ２３によってクリーニングした後の感光体１上のトナーをスコッチテープでテープ転写する。次に、このスコッチテープ紙上に貼り付けてそれを分光測色計（アムテック社製Ｘライト）で測定する。一方、スコッチテープでテープのみを紙上に貼り付けて分光測色計で測定し、感光体１上の反射濃度からスコッチテープでテープのみを引いた値がクリーニング残ＩＤ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。
【００５７】
図２６に示すように、図２３の構成より図２４の構成のほうが、また図２４の構成よりも図２５の構成の方がクリーニング残ＩＤの値が低くなる。印加電圧を高くした時のクリーニング残トナーは全て印加電圧極性側、つまり電荷注入されたトナーである。逆に印加電圧が低い方のクリーニング残ＩＤはクリーニングできないトナーである。この場合５００［Ｖ］以上のクリーニング残ＩＤは全て正極性トナーである。一方、図中２００［Ｖ］（図２４の構成では１００Ｖ）以下のトナーは全て負極性トナーである。図２６からわかるように電荷注入がそれぞれ感光体１とクリーニングブラシ２３との間、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間で発生していることがわかる。また、図２５の構成の結果を見れば、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維として芯鞘構造の斜毛ブラシを使用すればほとんど電化注入が発生していないことがわかる。
【００５８】
次に、本実施形態に適用可能なクリーニングブラシ及び回収ローラの具体的な構成を下記に示す。
・回収ローラ材質：ＳＵＳ、径：１０［ｍｍ］
・ブラシ材質：導電性ポリエステル、幅：５［ｍｍ］、毛足長さ：５［ｍｍ］
・ブラシの感光体への食いこみ量：１［ｍｍ］
・ブラシ原糸抵抗：１０８［Ω・ｃｍ］
・ブラシ植毛密度：１０［万本／ｉｎｃｈ２］
【００５９】
次に、回収ローラ用クリーニングブレード２７の具体的な構成を以下に示す。
・回収ローラブレード当接角度：２０［°］
・回収ローラへ喰い込み量：１［ｍｍ］
・回収ローラブレード材質：ポリウレタンゴム
【００６０】
ブラシ繊維３１の倒れ量は感光体１や回収ローラ２４の径で異なる為、感光体１または回収ローラ２４とブラシ繊維３１との導電性材料３２とが接触しないように適宜決めればよい。クリーニングブラシ２３の斜毛方法は、通常の直毛（軸に対して放射状）状態からクリーニングブラシ２３の径と同じの内径に作られた冶具に熱を加えながら回転させてブラシ繊維３１を永久的に変形させることでブラシ繊維３１を傾斜させる。ブラシ回転軸２３ａからブラシ繊維３１先端までの長さは、直毛の場合より長くしておく必要がある。また、ブラシ繊維３１が曲がった形状でなくとも、ブラシの付け根からブラシの先端までの長さがブラシの付け根から感光体１表面までの距離よりも十分に長く、感光体１に対してブラシ繊維３１の側面が接触し、先端部が接触しない程度の長さのブラシ繊維３１を備え、感光体１に対してカウンター方向に回転するクリーニングブラシ２３であれば、ブラシ繊維３１の先端部がトナーと接触することを抑制することができ、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。
【００６１】
球形トナーを用いた場合は、粉砕トナーを用いた場合に比べて導電性ブレード２２による感光体１上からのトナー除去は少なくなるが、トナーすり抜けが多くても上記で説明したように導電性ブレード２２でトナー帯電量を片側に揃えてクリーニングブラシ２３で感光体１上から除去するので良好なクリーニング性能が得られる。
【００６２】
次に、回収ローラ２４によるトナーの除去が可能なことを説明する。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い訳で、表面は導電性であれば、感光体1とは異なり、光導電性にとらわれずに材料は任意に選択できる。そこで回収ローラ２４の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すれば球形トナーでも容易に除去できる。具体的にはフッ素コーティングやＰＶＤＦ、ＰＦＡチューブを巻いた回収ローラ２４にすればよい。
【００６３】
また、回収ローラ２４は、表面を絶縁にしても良い。その場合はクリーニングブラシ２３、回収ローラ２４への電圧印加を別々に行う。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、導電性ブレード２２、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４への印加電圧は、それぞれ−４００V、＋４５０V、＋７５０Vとした。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。
【００６４】
次に、クリーニング部除電ランプ２５を設けたことによる効果の確認実験として、図１に示す画像形成装置で、実際に記録体上に画像形成をおこないその結果を評価した。画像形成動作は、導電性ブレード２２による極性制御が行いにくい条件、すなわち、高温高湿環境下とし、導電性ブレード２２に−１６００［Ｖ］の電圧をかけて極性制御を行った。さらに、転写部で転写されずにクリーニング装置２０に入力されるトナーが多くなる条件で実験を行った。そして、図１の構成において、クリーニング部除電ランプ２５を点灯させて画像形成動作を行った。比較として、クリーニング部除電ランプ２５を点灯させずに画像形成動作を行った。
画像形成動作時の条件を下に示す。
コピー機：リコー製Ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ Ｃ６００
出力枚数：Ａ４横 ４０，０００枚
実験環境：３０℃８０％
【００６５】
この実験の結果、クリーニング部除電２５ランプを点灯させた場合は、正常な画像が得られた。一方、クリーニング部除電ランプ２５を点灯させなかった場合は、地肌部にトナーが付着した画像（地肌汚れ画像）が得られた。クリーニング部除電ランプ２５を点灯させない場合は、トナーがクリーニングブラシ２３を通過するとき感光体１表面とクリーニングブラシ２３との電位差が大きい。この電位差解消のために、感光体１表面とクリーニングブラシ２３との間に存在する転写残トナーに対して電荷注入を受けるほどの電流が流れ、転写残トナーの帯電極性が正極性側に反転する。よって、正極性の電圧を有するクリーニングブラシ２３では、帯電極性が正極性側に反転したトナーの回収を行えず、地肌汚れ画像が発生したと考える。これに対し、クリーニング部除電ランプ２５を点灯させた場合は、感光体１表面とクリーニングブラシ２３の電位差が大きくならないため、転写残トナーの帯電極性は正極性側に反転せず、クリーニングブラシ２３でのトナーの回収が確実に行え、画像に異常が表れなかったといえる。
【００６６】
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。
【００６７】
まず、ａ−Ｓｉ系感光体の層構成について説明する。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。
【００６８】
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。
上記支持体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。
【００６９】
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、所謂、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
また、本実施形態で用いる感光体１としては、耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加したものとしてもよい。ここでは、最表面に保護層を設け、この保護層にフィラーを添加したものを用いて説明する。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。
【００７６】
また、本実施形態で用いる感光体１としては、充填材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ても良い。これにより、耐磨耗性を上げることができる。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
感光層としては、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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
次に、本実施形態のプリンタ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。
【００８３】
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。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。
【００８４】
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としての帯電ローラ３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３０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３１に示すようなコロナチャージャ３ａで帯電させるようにしても良い。また、帯電装置として、図３２のようなファーブラシ３ｃや、図３３に示すような磁気ブラシ３ｂを用いることもできる。
【００８５】
また、図３４に示すように、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プロセスカートリッジ３００としてもよい。なお、図３４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。
【００８６】
次に、本発明のクリーニング装置２０をカラープリンタに適用した例について、図３５、及び、図３６を用いて説明する。
【００８７】
図３５は、本発明のクリーニング装置２０を、所謂、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。
【００８８】
図３５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を図中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写部の中間転写ベルト６９を図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、中間転写部の中間転写ベルト６９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（不図示）で除去される。
【００８９】
図３５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装置として、上記クリーニング装置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正極性になったり、負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。
【００９０】
図３６は、本発明のクリーニング装置２０を、所謂、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、帯電ローラ３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、現像装置６（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。
【００９１】
図３６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（不図示）で除去される。
【００９２】
図３６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装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）として、上記クリーニング装置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正極性になったり、負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。
【００９３】
以上、本実施形態によれば、負極性の電圧を印加された導電性ブレード２２よりも下流のクリーニング部除電ランプ２５により、導電性ブレード２２により帯電した感光体１の除電を行い、感光体と正極性のクリーニングブラシ２３との電位差が小さくなるようにする。感光体１とクリーニングブラシ２３との電位差を小さくすると、電位差解消のために感光体１とクリーニングブラシ２３との間に存在する転写残トナーに対して流れる電流が小さくなり、転写残トナーへの電荷注入が抑制される。よって、帯電極性が反転してしまう転写残トナーは少なくなり、導電性ブレード２２により帯電極性を制御されたままの状態で、良好に静電クリーニングされる。
なお、従来より、ブレードやファーブラシ等により機械的に感光体１上の転写残トナーを除去する装置において、クリーニング前に除電装置を設け、クリーニング部材位置での感光体とトナーとの静電引力を弱めてクリーニング性を向上させるクリーニング前チャージャや、クリーニング前ランプは知られている。しかし、本発明は、これとは異なり、転写残トナーが静電的に良好にクリーニングされるように、転写残トナーへの電荷注入を制御するためのクリーニング部除電部材２５を設けるものである。
また、導電性ブレード２２には、感光体１の帯電電位と同極性の電圧が印加される。このような装置では、導電性ブレード２２からの電荷注入により感光体１の帯電電位は高電位になりやすいので、上記クリーニング装置２０のクリーニング部除電ランプ２５により、感光体１の除電を行い、感光体１とクリーニングブラシ２３との電位差が小さくなるようにすることは、良好なクリーニング性能を得るために非常に有効である。
また、現像装置６で用いられるトナーを球形トナーとする。これにより、高品位な画像が得られると共に、上記クリーニング装置２０を用いることで、良好な球形トナーのクリーニングがおこなえる。
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る。したが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、高品位の画像を得ることができる。
また、極性制御手段として導電性ブレード２２を用いることにより、クリーニングブラ２３による静電クリーニングの前段階において簡易な方法でクリーニング機能を持たせることが可能であるというメリットがある。
また、除電部材として除電ランプ２４を用いることにより、感光体１上に存在する導電性ブレード２２で制御した転写残トナーの帯電極性に影響を与えることがなく感光体１の除電ができるというメリットがある。
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感光体１の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、高品位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感光体１の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、高品位な画像形成を実現することができる。
また、感光体１として、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。
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、又はその両方の特徴を有する有機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、耐摩耗性を向上することができる。
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ことを抑制できる。
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】
【００９４】
【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】本実施形態のプリンタに採用されるクリーニング装置の概略構成図。
【図３】感光体上に担持されたトナーの転写前における帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を示すグラフ。
【図４】各環境における転写前の感光体上のトナーの帯電量分布を示す図。
【図５】高温高湿環境下における転写前の感光体上のトナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を示す図。
【図６】低温低湿環境下における転写前の感光体上のトナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を示す図。
【図７】感光体表面移動時のブレードの説明図。
【図８】感光体上に担持されたトナーの転写後における帯電量分布と、導電性ブレードとの対向部を通過した転写残トナーの帯電量分布を示すグラフ。
【図９】導電性ブレードへの印加電圧とクリーニング部除電ランプ通過後の感光体の表面電位の関係を示すグラフ。
【図１０】導電性ブレードへの印加電圧とクリーニング残トナーＩＤとの関係を示すグラフ。
【図１１】変形例に係るクリーニング装置の概略構成図。
【図１２】変形例に係るクリーニング装置の概略構成図。
【図１３】変形例に係るクリーニング装置の概略構成図。
【図１４】変形例に係るクリーニング装置の概略構成図。
【図１５】変形例に係るクリーニング装置の概略構成図。
【図１６】従来のブラシ繊維の断面図。
【図１７】従来のブラシ繊維の断面図。
【図１８】ブラシ繊維の断面図。
【図１９】ブラシ繊維の断面図。
【図２０】クリーニングブラシのブラシ繊維が斜毛である場合の縦断面図。
【図２１】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２２】クリーニングブラシで電荷注入が発生する部位の説明図。
【図２３】図２２の構成から、転写部と導電性ブレードとを外した構成の概略構成図。
【図２４】図２３の構成から回収ローラと回収ローラ用ブレードを外した構成の概略構成図。
【図２５】図２４の構成のクリーニングブラシのブラシ繊維を斜毛とした構成の概略構成図。
【図２６】図２３、図２４及び図２５の構成でのクリーニング性を比較した結果を示すグラフ。
【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】帯電ローラを感光体に接触させた構成を示す図。
【図３１】帯電手段をコロナチャージャとした構成を示す図。
【図３３】帯電手段を磁気ブラシブローラとした構成を示す図。
【図３２】帯電手段をファーブラシローラとした構成を示す図。
【図３４】プロセスカートリッジの概略構成図。
【図３５】１ドラム型のフルカラー画像形成装置の要部構成図。
【図３６】タンデム型フルカラー画像形成装置の要部構成図。
【符号の説明】
【００９５】
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
２１ ブレードホルダ
２２ 導電性ブレード
２３ クリーニングブラシ
２３ａ ブラシ回転軸
２４ 回収ローラ
２５ クリーニング部除電ランプ
２７ 回収ローラ用クリーニングブレード
２８ クリーニング電源
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
６９ 中間転写ベルト
７０ 導電性ブレード部材
７９ 搬送ベルト
１００ プリンタ
３００ プロセスカートリッジ
【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、および、これに採用されるプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記画像形成装置に採用されるクリーニング装置として、弾性部材よりなるクリーニングブレードを像担持体上の周面に押し当てて像担持体上のトナーを掻き落として除去するブレードクリーニング方式が知られている。ブレードクリーニング方式は、構成が簡易で性能が安定していることから広く用いられている。
【０００３】
また、近年、画像品質向上の要求が強まっており、その要求に応えるべく、トナーの小粒径化、球形化が進められている。小粒径化により、より高精度で高精細な高解像度の画像を得ることができ、球形化により現像性、転写性の向上を図ることができる。
【０００４】
しかしながら、小粒径化、球形化が進んだトナーを用いた場合には、一般的なクリーニングブレード方式では良好なクリーニングをおこなうことが難しくなってくる。これは、クリーニングブレードは像担持体表面を摺擦しながらトナーを除去するが、像担持体との摩擦抵抗によりクリーニングブレードのエッジの部分が変形する、所謂、スティックスリップのため、像担持体とクリーニングブレードのと間に微小な空間が生じてしまう。小粒径のトナーであるほど、この空間に侵入しやすく、侵入したトナーが球形に近い形状であるほど、トナーに回転モーメントが発生してこの空間で転がりやすい。このため、小粒径化、球形化が進んだトナーは、クリーニングブレードを押し上げて、クリーニングブレードと像担持体との間にもぐり込みやすくなってしまうためである。
【０００５】
小粒径化、球形化が進んだトナーを用いる場合には、像担持体に対するクリーニングブレードの押し当て力（線圧）を強め、トナーのもぐり込みを阻止することが考えられる。しかしながら、押し当て力を強めて高い荷重を付加すると、像担持体やクリーニングブレードの磨耗が進み、寿命が極端に短くなってしまう。近年、装置の高寿命化が求められるため、このような耐久性に関わる不具合は避けなければならない。
【０００６】
一方、小粒径化、球形化の進んだトナーを良好にクリーニングする方法として、静電クリーニング方式がある。これは、像担持体に当接する導電性のクリーニングブラシ等の静電クリーニング部材にトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加して、静電的にトナーを像担持体上から除去するものである。
【０００７】
ところが、静電クリーニング方式でもトナーが除去しきれない場合がある。これは、以下に説明するように、クリーニング部に達する転写残トナーの帯電量のばらつきによるものである。図３は、転写前の像担持体上のトナーの帯電量分布と、転写後に像担持体上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示すグラフである。図３に示すように、転写前の像担持体上のトナーは、そのほとんどがトナーの正規帯電極性（ここでは、負極性）に帯電している。転写部では、像担持体上のトナーは、トナーの正規帯電極性と逆極性（ここでは、正極性）の転写電界を受けることにより被転写体に転写されるが、そのまま像担持体上に付着して転写残トナーとなるものがある。転写残トナーは、転写部で印加された正極性の電荷注入を受けるなどして、電荷量が正極性側にシフトしたものである。このため、像担持体上の転写残トナーは、図３に示すように、正極性のトナーと負極性のトナーとが混在したブロードな分布となる。上記静電クリーニング方式では、クリーニングブラシにトナーの帯電極性とは逆極性の正極性の電圧を印加して静電的にクリーニングをおこなうので、正極性にシフトしてしまったトナーは回収困難となってしまう。
【０００８】
そこで、本出願人は、特許文献１で、静電クリーニング部材の上流に転写残トナーの帯電極性を揃える極性制御手段を設けるものを提案している。この極性制御手段により像担持体上の転写残トナーの帯電極性をトナーの正規帯電極性である負極性に揃えることで、下流の正極性の電圧が印加されたクリーニングブラシによるトナー回収をしやすくしている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２１２８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１では、極性制御手段として、像担持体表面に離間して設けられたコロナチャージャのマイクロ放電電荷を用いるものや、像担持体に接触して設けられた電圧を印加された導電性ブラシローラからの電荷注入によるものが開示されている。また、小型で装置が簡易な極性制御手段として、電圧を印加された導電性ブレードからの電荷注入によるものも考えられる。
【００１１】
このような極性制御手段を用いるものでは、転写残トナーの帯電制御すると同時に転写残トナーを担持する像担持体も帯電させてしまう。このため、像担持体は負極性側に高い電位に帯電した状態で、正極性の電圧が印加されたクリーニングブラシの位置に達することになる。ここで、像担持体から転写残トナーを除去するクリーニングブラシのブラシ繊維は導電性材料であるため、像担持体とクリーニングブラシとの間でトナーへの電荷注入が発生する可能性がある。特に、像担持体とクリーニングブラシとの電位差が大きいと、電位差解消のために、像担持体とクリーニングブラシとの間に存在する転写残トナーに対して電荷注入を受けるほど多くの電流が流れ、転写残トナーの帯電極性が正極性側に反転してしまう。極性反転した転写残トナーに対してはクリーニングブラシによる良好な静電クリーニングがおこなわれなくなってしまう。このため、像担持体上に正極性のクリーニング残トナーが多く残ってしまうという問題があった。このような、クリーニング残トナーを少なくする為には、クリーニングブラシ位置での転写残トナーへの電荷注入をできるだけ少なくすることが望まれる。
【００１２】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、像担持体上の転写残トナーを、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加したクリーニング部材により静電的に除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置およびブロセスカートリッジにおいて、良好なクリーニング性能を得ることのできる画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像装置と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、該像担持体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置は、該転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該像担持体の表面移動方向に関して該極性制御手段より下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段とを有する画像形成装置において、上記極性制御手段よりも下流で上記クリーニング部材よりも上流に上記像担持体を除電する除電部材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の画像形成装置において、上記極性制御手段は上記像担持体の帯電電位と同極性の電圧が印加され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の画像形成装置において、上記現像装置で用いられる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４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記現像装置で用いられるトナーの形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記極性制御手段が導電性弾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６の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記除電部材が除電ランプ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、請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記像担持体上にトナー像を形成する複数の現像装置を備え、該像担持体上に形成された複数のトナー像を重ね合わせて多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、複数の像担持体と、該複数の像担持体上にトナー像を形成する現像装置をそれぞれ備え、複数の像担持体上に形成されたトナー像を重ね合わせて多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体がフィラーを分散させた感光体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または８の画像形成装置において、上記像担持体が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１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体がアモルファスシリコン感光体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、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の画像形成装置に採用されるプロセスカ−トリッジにおいて、上記像担持体の転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該像担持体の表面移動方向に関して該極性制御手段より下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段と、該極性制御手段よりも下流で該クリーニング部材よりも上流に配置され該像担持体を除電する除電部材とを備えたクリーニング装置と、該像担持体とを一体的に構成し、画像形成装置本体に脱着可能であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明においては、除電部材により極性制御手段により帯電した像担持体の除電を行って、像担持体とクリーニング部材との電位差が小さくする。像担持体とクリーニング部材との電位差を小さくすると、電位差解消のために像担持体とクリーニング部材との間に存在する転写残トナーに対して流れる電流が小さくなり、転写残トナーへの電荷注入が抑制される。よって、帯電極性が反転してしまう転写残トナーは少なくなり、極性制御手段により帯電極性を制御されたままの状態で、良好に静電クリーニングされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、像担持体上の転写残トナーを、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加したクリーニング部材により静電的に除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置およびブロセスカートリッジにおいて、良好なクリーニング性能を得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】
【００１６】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真プリンタ（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の要部を示す概略構成図である。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。
【００１７】
まず、プリンタ１００全体の構成について説明する。
図１に示すように、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の周囲には帯電装置としての帯電ローラ３、潜像をトナー像化するトナー像形成手段である現像装置６、トナー像を記録媒体としての転写紙に転写する転写装置としての転写ローラ１５、転写後の感光体１上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２０、感光体１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、除電ランプの光を遮光する遮光板４０が設けられている。
【００１８】
帯電ローラ３は、感光体１に所定の距離を持って非接触で配置され、感光体１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を負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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
また、クリーニング装置２０には、詳細は後述するクリーニングブラシ２３が備えられており、静電的に感光体１上の転写残トナーを除去する。
【００２２】
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コピー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。帯電ローラ３、現像ローラ８、転写ローラ１５及びクリーニングブラシ２３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。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、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。
【００２３】
感光体１が図中矢印Ａ方向に回転すると、まず感光体１が、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に照射され、レーザー光４が照射された部分の感光体１の電位が例えば−１２０［Ｖ］に低下し静電潜像が形成される。
【００２４】
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の表面を摺擦される。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］の現像バイアスによって、静電潜像側に移動し、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を、現像装置６により負極性に帯電されたトナーによる反転（ネガポジ（Ｎ／Ｐ）：電位が低い所にトナーが付着する)現像を用いて現像する。
【００２５】
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ことにより、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は、クリーニング装置２０で転写残トナーが除去され、さらに除電ランプ２で除電される。
【００２６】
次に、感光体１上の転写残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。
【００２７】
まず、従来のブレードクリーニング方式の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、小粒径化や球形化の進んだトナーをクリーニングすることが困難な状況である。
また、ブレードクリーニング方式ででも、線圧を極端に高くすれば（具体的には線圧：１００［ｇｆ／ｃｍ］以上）、小粒径化や球形化の進んだトナーをクリーニングできるが、その分感光体や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）は直径３０［ｍｍ］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、クリーニングブレードの寿命は約２万枚程度であり、耐久性が１／５〜１／６になるといえる。
【００２８】
これに対し、小粒径化や球形化の進んだ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、感光体表面の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、静電クリーニング方式がある。
【００２９】
図２は、本実施形態のプリンタに採用される静電クリーニング方式のクリーニング装置の概略構成図である。クリーニング装置２０は、クリーニング部材としてのクリーニングブラシ２３と、クリーニング電源２８から正極性の電圧が印加される回収ローラ２４と、回収ローラ２４上に移動したトナーを掻き落とす回収ローラ用クリーニングブレード２７とを備えている。また、クリーニングブラシ２３が感光体１上の転写残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には、転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段として、ブレード電源２９から負極性の電圧が印加された導電性ブレード２２備えている。さらに、導電性ブレード２２よりも下流側でクリーニングブラシ２３よりも上流側には、感光体１を除電する除電部材としてのクリーニング部除電ランプ２５を備えている。
【００３０】
クリーニングブラシ２３は、ブラシ回転軸を中心に回転駆動するブラシローラであり、クリーニング電源２８より回収ローラ２４に電圧が印加され、回収ローラ２４からクリーニングブラシ２３へ給電されトナーを感光体１上からクリーニングブラシ２３へ移動させる。また、クリーニング電源２８に加え、直接ブラシ回転軸に電圧を印加する電源を設けても良い。
【００３１】
また、導電性ブレード２２は、例えばポリウレタンゴムを素材とした弾性体である。導電性ブレード２２の電気抵抗は１０６〜１０８［Ω・ｃｍ］である。導電性ブレード２２は、感光体１とカウンター方向で当接し、当接角度は２０［°］、当接圧は２０〜４０［ｇ／ｃｍ］、感光体への喰い込みは０．６［ｍｍ］で構成されている。ここでは、電気抵抗は１０６［Ω・ｃｍ］で、当接圧は２０［ｇ／ｃｍ］のものをもちいた。また、導電性ブレード２２は板金のブレード支持部材２１上に接着された板状によって構成され、厚みが２［ｍｍ］、自由長が７［ｍｍ］、ＪＩＳ−Ａ硬度計で６０〜８０、反発弾性は３０［％］、である。この導電性ブレード２２は、上述のように感光体１への当接圧が低く、小粒径化、球形化が進んだトナーについてはトナーのすり抜け量が多くなる。しかし、導電性ブレード２２は、転写残トナーをクリーニングブラシ２３で感光体１上から除去するためにトナー帯電量を片側に揃える極性制御手段であるので、トナーすり抜けが多くてもかまわない。
【００３２】
クリーニング部除電ランプ２５は、発光ダイオードを等間隔に複数個並べたものである。
【００３３】
ここで、転写残トナーとして、感光体１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と感光体の帯電電位について説明する。
図３は、転写前の感光体１上のトナーの帯電量分布と、転写後に感光体１上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示すグラフである。なお、帯電量分布はホソカワミクロン製 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ためトナー個数を５００個とした。
図３に示すように、転写前の感光体１上のトナーは、そのほとんどが負極性に帯電している。転写時には、感光体１上のトナーは、転写ローラ１５に印加された正極性の転写バイアスにより転写紙に転写するが、転写前から正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、転写前に負極性に帯電していたトナーでも転写ローラ１５に印加された正極性の電荷注入を受けるなどして、帯電極性が正極性側にシフトし、その一部は正極性に反転することがある。よって、感光体１上の転写残トナーは、図３に示すように、正極性のトナーと負極性のトナーとが混在したブロードな分布となる。
【００３４】
さらに、環境条件が変化した時の転写残トナーの帯電量について説明する。図４は、使用環境が高温高湿（３０［℃］、９０［％］）、常温常湿（２０［℃］、５０［％］）、低温低湿（１０［℃］、１５［％］）での転写前のトナーの帯電量分布を示すグラフである。図４に示すように、低温低湿時にはトナーは帯電しやすいため帯電量が上がり、高温高湿時には帯電し難いため帯電量が下がる。このため、低温低湿時はトナー帯電量は負極性の電荷量の高い位置に分布しているが、高温高湿時はトナー帯電量は低温低湿時に較べ帯電量の低い位置で分布している。このような環境によって異なる帯電量分布を有する転写前の感光体上のトナーが、転写部を通過すると、各環境により異なる帯電量分布を示す。図５は、高温高湿時の転写前の感光体上トナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を表したものである。また、図６は、低温低湿時の転写前の感光体上のトナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を表したものである。なお、上述の図３は、常温常湿時の転写前の感光体上トナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を表したものである。図３、図５、図６からわかるように、高温高湿時では常温常湿時に比べ転写残トナーは正極性側が増加した分布になり、低温低湿時では負極性側が増加した分布になる。すなわち、高温高湿時では感光体１上の転写残トナー帯電量分布は正極性側にシフトしている。
【００３５】
このような帯電量分布をもつ転写残トナーは、感光体１の表面移動により導電性ブレード２２との対向位置まで到達する。図７は、感光体１表面移動時の導電性ブレード２２の説明図である。導電性ブレード２２との対向部まで到達したトナーの一部は機械的に掻き落されるが、導電性ブレード２２にスティックスリップ（図中状態Ｃ）が発生し、一部はすり抜けていく。
【００３６】
導電性ブレード２２には、正極性側に偏った転写残トナーを負極性側にするために、ブレード電源２９より高めの負極性の電圧、ここでは−１４００［Ｖ］が印加されている。転写残トナーが導電性ブレード２２と感光体１との間にはさまれた時、導電性ブレード２２に印加された電圧でトナーに電流が流れ込みトナーは負極性に帯電して導電性ブレード２２を通過する。また、感光体１と導電性ブレード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放電によりトナーは負極性に帯電する。すなわち、トナーが導電性ブレード２２と感光体１との対向部をすり抜けるときに、導電性ブレード２２が、電荷注入により、トナーを正規の帯電極性（負極性）に帯電させる。図８は、常温常湿時の転写残トナー帯電量分布と、導電性ブレード２２通過後の転写残トナー帯電量分布とを表すものである。図８に示すように、導電性ブレード２２を用いることで、感光体１上の転写残トナー帯電量分布は負極性側にシフトする。これと同時に、感光体１は、導電性ブレード２２に印加された高い電圧により負極性に帯電する。なお、導電性ブレード２２にこのような高い電圧を印加する必要があるのは、上述のように高温高湿時で感光体１上の転写残トナーの帯電量分布が極端に正極性側にシフトしたような場合である。
【００３７】
導電性ブレード２２によって負極性に帯電された感光体１とトナーは、感光体１の表面移動により、クリーニング部除電ランプ２５の位置に移送される。ここで、導電性ブレード２２により帯電させられた感光体１を、クリーニング部除電ランプ２５により除電する。
【００３８】
図９は、導電性ブレード２２への印加電圧とクリーニング部除電ランプ２５通過後の感光体１の表面電位の関係を示すグラフである。また、図９では、比較のためにクリーニング部除電ランプ２５不点灯時の感光体１の表面電位も示している。クリーニング部除電ランプ２５不点灯の場合、導電性ブレード２２に高い電圧を印加したとき、感光体１は導電性ブレード２２から電荷注入を受けて負極性に帯電している。このように導電性ブレード２２により感光体１が帯電した場合においても、クリーニング部除電ランプ２５を設けることで、クリーニング部除電ランプ２５通過後の感光体１を除電し、表面電位をゼロに近づけることができる。
【００３９】
負極性に帯電された転写残トナーおよび除電された感光体１はクリーニングブラシ２３の位置に移送される。クリーニングブラシ２３へはトナーの帯電極性とは逆の電圧（正極性）が給電されており、導電性ブレード２２をすり抜けた転写残トナーを静電的に吸着する。
【００４０】
ここで、従来の感光体１を除電しないものでは、図９の除電ランプ不点灯が示すように、感光体１は負極性側に高い電位に帯電した状態のままでクリーニングブラシ２３の位置に移送されるので、正極性の電圧が給電されるクリーニングブラシ２３との電位差が大きくなる。このため、多くの電流が感光体１上の転写残トナーに流れ、転写残トナーはクリーニングブラシ２３からの電荷注入を受けて帯電極性が再び正極性側に反転する。よって、クリーニングブラシ２３による静電クリーニングが良好に行われずにクリーニング残トナーを生じてしまう。この結果、次の画像形成時にクリーニング残トナーが感光体１上に残留していることによる異常画像や、クリーニング残トナーが帯電ローラ３に付着するこによる異常画像を引き起こす。
【００４１】
しかし、クリーニング部除電ランプ２５を設け感光体１の除電をおこなったものでは、感光体１とクリーニングブラシ２３間の電位差は十分小さいため、転写残トナーの帯電極性は反転せずに、クリーニングブラシ２３により感光体１上から良好に除去される。
【００４２】
図１０は、クリーニングブラシ２３に印加する電圧を＋５００［Ｖ］としたときの導電性ブレード２２への印加電圧とクリーニング残トナーＩＤとの関係を示すグラフである。図１０に示すように、クリーニング部除電ランプ２５を設けたものでは、導電性ブレード２２への印加電圧を高い電圧としてもクリーニング残トナーは増加しないことがわかる。一方、クリーニング部除電ランプ２５を設けないものでは、導電性ブレード２２に印加する電圧を高い電圧としたときクリーニング残トナーが増加することがわかる。
【００４３】
クリーニングブラシ２３上に移動したトナーはクリーニングブラシ２３より更に高い正極性の電位である回収ローラ２４へ電位勾配により移動する。回収ローラ２４上のトナーは回収ローラ用クリーニングブレード２７により掻き落とされ、トナー排出スクリュー１９で機外に排出又は現像装置６に戻される。
【００４４】
また、極性制御手段は感光体１上の転写残トナーの帯電極性を負極性へ揃える機能を保持するものであれば上述のような導電性ブレード２２の形態に限らず、図１１に示すコロナチャージャ４２、図１２に示すブラシローラ４３などを用いることができる。しかし、導電性ブレード２３の形態であれば、簡易な方法で、クリーニングブラシ２３による静電クリーニングの前段階においてクリーニング機能を持たせることが可能であるというメリットがあり、好適と考えられる。
【００４５】
また、除電部材は感光体１の帯電電位を除電するものであれば上述のようなクリーニング部除電ランプ２５の形態に限らず、図１３に示すコロナチャージャ４５、図１４に示す帯電ローラ４７などを用いることができる。しかし、感光体１上に存在する転写残トナーの帯電極性に影響を与えないものが適しているため、除電ランプが好適と考えられる。
【００４６】
また、クリーニング部材は、感光体１上の転写残トナーを静電的に除去する機能を保持するものであれば上述のようなクリーニングブラシ２３の形態に限らず、図１５に示す回収ローラ２４などを用いることができる。しかし、効率よくクリーニングするためには転写残トナーに対して接触面積が大きいものが適しているので、クリーニングブラシ２３が好適と考えられる。
【００４７】
このように、クリーニング部除電ランプ２５を設けることで、クリーニングブラシ２３位置での転写残トナーへの電荷注入を低減させ、クリーニング残トナーを少なくすることができる。
【００４８】
さらに、電荷注入はブラシ繊維の構造によっても低減させることができる。以下、ブラシローラ２３のブラシ繊維構造による電荷注入について説明する。電荷注入はブラシ繊維内の導電性材料３２を通じてトナーに電流が流れ込むことで起きると考えられている。図１６、１７は、一般的に使用されているクリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１の断面図である。図１６、１７に示すブラシ繊維は、導電性材料３２がブラシ繊維３１の表層の絶縁性材料３３中に分散されている。このようなものでは、クリーニングブラシ２３が転写残トナーをクリーニングする際、導電性材料３２とトナーとの接触確立が増えトナーに電流が流れ込み易くなるので、電荷注入が起こりやすい。
【００４９】
図１８、１９は、本実施形態のクリーニング装置２０が備えるクリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１の断面図であり、図１９は、一つ目の実施例の断面図であり、図２０は、二つ目の実施例の断面図である。また、図２０は、本実施形態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１８、１９、２０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。
【００５０】
ブラシ繊維３１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。また、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０１−２９２１１６号公報、特公平０７−０３３６３７号公報、特公平０７−０３３６０６号公報、及び、特公平０３−０６４６０４号公報などに開示されている。
【００５１】
さらに、本実施形態のクリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１は、図２０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。
一方、図２１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２１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２１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２０に示すように、ブラシ繊維３１内部の導電性材料３２はトナーとは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。
【００５２】
上述のように、クリーニング部除電ランプ２５を設けることにより、感光体１とクリーニングブラシ２３との電位差を減少させ、転写残トナーへの電荷注入を抑えることができるため、クリーニングブラシ２３の形態は上述のいずれのものも適用できる。しかし、転写残トナーへの電荷注入をさらに抑えるためには、本実施形態のプリンタのように、図１８，１９に示す芯鞘構造をとるブラシ繊維３１を用い、図２０に示す斜毛の形態をとるクリーニングブラシ２３を用いることが好ましい。
【００５３】
次に電荷注入が発生する部位について、図２２に示すクリーニングブラシ２３が直毛である概略構成図を用いて説明する。図２２で示すように、回収ローラ２４にクリーニング電源２２から電圧が印加され、回収ローラ２４からクリーニングブラシ２３へ給電されトナーを感光体１上からクリーニングブラシ２３へ移動させる。トナーへの電荷注入は、図２２中の領域Ｅ及び領域Ｆで発生する。領域Ｅでの電荷注入はトナーがブラシ繊維３１の導電性材料３２と接触した瞬間に起き、帯電量の低いトナーは印加電圧側の極性に反転する為、クリーニングブラシ２３には移動せず、そのままクリーニングブラシ２３を通過してクリーニング残トナーとなる。また、帯電量の高いトナーでも電荷注入はするが、帯電量が高い為トナーの極性は反転せずクリーニングブラシ２３に移動する。
一方、領域Ｆでは感光体１からクリーニングブラシ２３へ移動した印加電圧と逆極性のトナーは回収ローラ２４へ移動する。このとき、感光体１とクリーニングブラシ２３との間と同じことが起きる。すなわち、帯電量の低いトナーは極性が反転し回収ローラ２４へは移動せずクリーニングブラシ２３上に残ったままクリーニングブラシ２３の回転で再び感光体１と出会い、感光体１へ再度付着し、クリーニング残トナーとなる。このため、クリーニングブラシ２３を上述のような芯鞘構造の斜毛ブラシにすれば、図２０に示すように繊維の導電性材料３２とトナーは接触し難くなり、感光体１とクリーニングブラシ２３間、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４間での電荷注入が低減できる。
【００５４】
次の領域Ｅ及び領域Ｆで電荷注入が発生していることの確認を行った。
図２３は、図２２を用いて説明した構成から、転写部と導電性ブレード２２を外しクリーニングブラシ２３への入力トナーを現像後のほぼ１００［％］負極性トナーにしてクリーニングさせた。そして、トナー像先端がクリーニングブラシ２３と感光体１の接触部からクリーニングブラシ２３の周長の２倍分（２回転）を過ぎた所で感光体１を停止し、クリーニングブラシ２３の２周目に相当する感光体１上のトナーｑ／ｄ分布を計測した。このとき、クリーニングブラシ２３が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と再び出会う時は、回収ローラ２４とは１度接触しているのでクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間での電荷注入は発生しておりクリーニングブラシ２３が２回転した時の感光体１上のトナーｑ／ｄ分布を計測すれば電荷注入が判断できる。
【００５５】
図２４は、電荷注入が主にクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４間で発生することを計測する為、図２３の構成から回収ローラ２４と回収ローラ用クリーニングブレード２７を外し、クリーニングブラシ２３のブラシ回転軸２３ａに電圧を印加するものの概略構成図である。感光体１の停止位置は図２３の構成の場合と同じでクリーニングブラシ２３を２回転で停止させた。なお、図２４の構成のクリーニングブラシ２３のブラシ繊維は直毛である。また、図２５は、図２４の構成のクリーニングブラシ２３のブラシ繊維を斜毛とした場合の概略構成図である。
【００５６】
図２６は、図２３、図２４及び図２５の各構成でのクリーニング性を比較した結果を示すグラフである。図２６では横軸が回収ローラ２４又はクリーニングブラシ２３への印加電圧、縦軸がクリーニング残ＩＤである。
縦軸のクリーニング残ＩＤは、次のようにして求める。先ず、クリーニングブラシ２３によってクリーニングした後の感光体１上のトナーをスコッチテープでテープ転写する。次に、このスコッチテープ紙上に貼り付けてそれを分光測色計（アムテック社製Ｘライト）で測定する。一方、スコッチテープでテープのみを紙上に貼り付けて分光測色計で測定し、感光体１上の反射濃度からスコッチテープでテープのみを引いた値がクリーニング残ＩＤ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。
【００５７】
図２６に示すように、図２３の構成より図２４の構成のほうが、また図２４の構成よりも図２５の構成の方がクリーニング残ＩＤの値が低くなる。印加電圧を高くした時のクリーニング残トナーは全て印加電圧極性側、つまり電荷注入されたトナーである。逆に印加電圧が低い方のクリーニング残ＩＤはクリーニングできないトナーである。この場合５００［Ｖ］以上のクリーニング残ＩＤは全て正極性トナーである。一方、図中２００［Ｖ］（図２４の構成では１００Ｖ）以下のトナーは全て負極性トナーである。図２６からわかるように電荷注入がそれぞれ感光体１とクリーニングブラシ２３との間、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間で発生していることがわかる。また、図２５の構成の結果を見れば、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維として芯鞘構造の斜毛ブラシを使用すればほとんど電化注入が発生していないことがわかる。
【００５８】
次に、本実施形態に適用可能なクリーニングブラシ及び回収ローラの具体的な構成を下記に示す。
・回収ローラ材質：ＳＵＳ、径：１０［ｍｍ］
・ブラシ材質：導電性ポリエステル、幅：５［ｍｍ］、毛足長さ：５［ｍｍ］
・ブラシの感光体への食いこみ量：１［ｍｍ］
・ブラシ原糸抵抗：１０８［Ω・ｃｍ］
・ブラシ植毛密度：１０［万本／ｉｎｃｈ２］
【００５９】
次に、回収ローラ用クリーニングブレード２７の具体的な構成を以下に示す。
・回収ローラブレード当接角度：２０［°］
・回収ローラへ喰い込み量：１［ｍｍ］
・回収ローラブレード材質：ポリウレタンゴム
【００６０】
ブラシ繊維３１の倒れ量は感光体１や回収ローラ２４の径で異なる為、感光体１または回収ローラ２４とブラシ繊維３１との導電性材料３２とが接触しないように適宜決めればよい。クリーニングブラシ２３の斜毛方法は、通常の直毛（軸に対して放射状）状態からクリーニングブラシ２３の径と同じの内径に作られた冶具に熱を加えながら回転させてブラシ繊維３１を永久的に変形させることでブラシ繊維３１を傾斜させる。ブラシ回転軸２３ａからブラシ繊維３１先端までの長さは、直毛の場合より長くしておく必要がある。また、ブラシ繊維３１が曲がった形状でなくとも、ブラシの付け根からブラシの先端までの長さがブラシの付け根から感光体１表面までの距離よりも十分に長く、感光体１に対してブラシ繊維３１の側面が接触し、先端部が接触しない程度の長さのブラシ繊維３１を備え、感光体１に対してカウンター方向に回転するクリーニングブラシ２３であれば、ブラシ繊維３１の先端部がトナーと接触することを抑制することができ、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。
【００６１】
球形トナーを用いた場合は、粉砕トナーを用いた場合に比べて導電性ブレード２２による感光体１上からのトナー除去は少なくなるが、トナーすり抜けが多くても上記で説明したように導電性ブレード２２でトナー帯電量を片側に揃えてクリーニングブラシ２３で感光体１上から除去するので良好なクリーニング性能が得られる。
【００６２】
次に、回収ローラ２４によるトナーの除去が可能なことを説明する。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い訳で、表面は導電性であれば、感光体1とは異なり、光導電性にとらわれずに材料は任意に選択できる。そこで回収ローラ２４の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すれば球形トナーでも容易に除去できる。具体的にはフッ素コーティングやＰＶＤＦ、ＰＦＡチューブを巻いた回収ローラ２４にすればよい。
【００６３】
また、回収ローラ２４は、表面を絶縁にしても良い。その場合はクリーニングブラシ２３、回収ローラ２４への電圧印加を別々に行う。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、導電性ブレード２２、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４への印加電圧は、それぞれ−４００V、＋４５０V、＋７５０Vとした。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。
【００６４】
次に、クリーニング部除電ランプ２５を設けたことによる効果の確認実験として、図１に示す画像形成装置で、実際に記録体上に画像形成をおこないその結果を評価した。画像形成動作は、導電性ブレード２２による極性制御が行いにくい条件、すなわち、高温高湿環境下とし、導電性ブレード２２に−１６００［Ｖ］の電圧をかけて極性制御を行った。さらに、転写部で転写されずにクリーニング装置２０に入力されるトナーが多くなる条件で実験を行った。そして、図１の構成において、クリーニング部除電ランプ２５を点灯させて画像形成動作を行った。比較として、クリーニング部除電ランプ２５を点灯させずに画像形成動作を行った。
画像形成動作時の条件を下に示す。
コピー機：リコー製Ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ Ｃ６００
出力枚数：Ａ４横 ４０，０００枚
実験環境：３０℃８０％
【００６５】
この実験の結果、クリーニング部除電２５ランプを点灯させた場合は、正常な画像が得られた。一方、クリーニング部除電ランプ２５を点灯させなかった場合は、地肌部にトナーが付着した画像（地肌汚れ画像）が得られた。クリーニング部除電ランプ２５を点灯させない場合は、トナーがクリーニングブラシ２３を通過するとき感光体１表面とクリーニングブラシ２３との電位差が大きい。この電位差解消のために、感光体１表面とクリーニングブラシ２３との間に存在する転写残トナーに対して電荷注入を受けるほどの電流が流れ、転写残トナーの帯電極性が正極性側に反転する。よって、正極性の電圧を有するクリーニングブラシ２３では、帯電極性が正極性側に反転したトナーの回収を行えず、地肌汚れ画像が発生したと考える。これに対し、クリーニング部除電ランプ２５を点灯させた場合は、感光体１表面とクリーニングブラシ２３の電位差が大きくならないため、転写残トナーの帯電極性は正極性側に反転せず、クリーニングブラシ２３でのトナーの回収が確実に行え、画像に異常が表れなかったといえる。
【００６６】
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。
【００６７】
まず、ａ−Ｓｉ系感光体の層構成について説明する。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。
【００６８】
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。
上記支持体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。
【００６９】
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、所謂、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
また、本実施形態で用いる感光体１としては、耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加したものとしてもよい。ここでは、最表面に保護層を設け、この保護層にフィラーを添加したものを用いて説明する。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。
【００７６】
また、本実施形態で用いる感光体１としては、充填材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ても良い。これにより、耐磨耗性を上げることができる。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
感光層としては、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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
次に、本実施形態のプリンタ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。
【００８３】
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。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。
【００８４】
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としての帯電ローラ３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３０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３１に示すようなコロナチャージャ３ａで帯電させるようにしても良い。また、帯電装置として、図３２のようなファーブラシ３ｃや、図３３に示すような磁気ブラシ３ｂを用いることもできる。
【００８５】
また、図３４に示すように、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プロセスカートリッジ３００としてもよい。なお、図３４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。
【００８６】
次に、本発明のクリーニング装置２０をカラープリンタに適用した例について、図３５、及び、図３６を用いて説明する。
【００８７】
図３５は、本発明のクリーニング装置２０を、所謂、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。
【００８８】
図３５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を図中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写部の中間転写ベルト６９を図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、中間転写部の中間転写ベルト６９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（不図示）で除去される。
【００８９】
図３５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装置として、上記クリーニング装置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正極性になったり、負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。
【００９０】
図３６は、本発明のクリーニング装置２０を、所謂、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、帯電ローラ３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、現像装置６（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。
【００９１】
図３６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（不図示）で除去される。
【００９２】
図３６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装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）として、上記クリーニング装置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正極性になったり、負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。
【００９３】
以上、本実施形態によれば、負極性の電圧を印加された導電性ブレード２２よりも下流のクリーニング部除電ランプ２５により、導電性ブレード２２により帯電した感光体１の除電を行い、感光体と正極性のクリーニングブラシ２３との電位差が小さくなるようにする。感光体１とクリーニングブラシ２３との電位差を小さくすると、電位差解消のために感光体１とクリーニングブラシ２３との間に存在する転写残トナーに対して流れる電流が小さくなり、転写残トナーへの電荷注入が抑制される。よって、帯電極性が反転してしまう転写残トナーは少なくなり、導電性ブレード２２により帯電極性を制御されたままの状態で、良好に静電クリーニングされる。
なお、従来より、ブレードやファーブラシ等により機械的に感光体１上の転写残トナーを除去する装置において、クリーニング前に除電装置を設け、クリーニング部材位置での感光体とトナーとの静電引力を弱めてクリーニング性を向上させるクリーニング前チャージャや、クリーニング前ランプは知られている。しかし、本発明は、これとは異なり、転写残トナーが静電的に良好にクリーニングされるように、転写残トナーへの電荷注入を制御するためのクリーニング部除電部材２５を設けるものである。
また、導電性ブレード２２には、感光体１の帯電電位と同極性の電圧が印加される。このような装置では、導電性ブレード２２からの電荷注入により感光体１の帯電電位は高電位になりやすいので、上記クリーニング装置２０のクリーニング部除電ランプ２５により、感光体１の除電を行い、感光体１とクリーニングブラシ２３との電位差が小さくなるようにすることは、良好なクリーニング性能を得るために非常に有効である。
また、現像装置６で用いられるトナーを球形トナーとする。これにより、高品位な画像が得られると共に、上記クリーニング装置２０を用いることで、良好な球形トナーのクリーニングがおこなえる。
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る。したが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、高品位の画像を得ることができる。
また、極性制御手段として導電性ブレード２２を用いることにより、クリーニングブラ２３による静電クリーニングの前段階において簡易な方法でクリーニング機能を持たせることが可能であるというメリットがある。
また、除電部材として除電ランプ２４を用いることにより、感光体１上に存在する導電性ブレード２２で制御した転写残トナーの帯電極性に影響を与えることがなく感光体１の除電ができるというメリットがある。
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感光体１の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、高品位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感光体１の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、高品位な画像形成を実現することができる。
また、感光体１として、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。
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、又はその両方の特徴を有する有機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、耐摩耗性を向上することができる。
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ことを抑制できる。
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】
【００９４】
【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】本実施形態のプリンタに採用されるクリーニング装置の概略構成図。
【図３】感光体上に担持されたトナーの転写前における帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を示すグラフ。
【図４】各環境における転写前の感光体上のトナーの帯電量分布を示す図。
【図５】高温高湿環境下における転写前の感光体上のトナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を示す図。
【図６】低温低湿環境下における転写前の感光体上のトナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を示す図。
【図７】感光体表面移動時のブレードの説明図。
【図８】感光体上に担持されたトナーの転写後における帯電量分布と、導電性ブレードとの対向部を通過した転写残トナーの帯電量分布を示すグラフ。
【図９】導電性ブレードへの印加電圧とクリーニング部除電ランプ通過後の感光体の表面電位の関係を示すグラフ。
【図１０】導電性ブレードへの印加電圧とクリーニング残トナーＩＤとの関係を示すグラフ。
【図１１】変形例に係るクリーニング装置の概略構成図。
【図１２】変形例に係るクリーニング装置の概略構成図。
【図１３】変形例に係るクリーニング装置の概略構成図。
【図１４】変形例に係るクリーニング装置の概略構成図。
【図１５】変形例に係るクリーニング装置の概略構成図。
【図１６】従来のブラシ繊維の断面図。
【図１７】従来のブラシ繊維の断面図。
【図１８】ブラシ繊維の断面図。
【図１９】ブラシ繊維の断面図。
【図２０】クリーニングブラシのブラシ繊維が斜毛である場合の縦断面図。
【図２１】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２２】クリーニングブラシで電荷注入が発生する部位の説明図。
【図２３】図２２の構成から、転写部と導電性ブレードとを外した構成の概略構成図。
【図２４】図２３の構成から回収ローラと回収ローラ用ブレードを外した構成の概略構成図。
【図２５】図２４の構成のクリーニングブラシのブラシ繊維を斜毛とした構成の概略構成図。
【図２６】図２３、図２４及び図２５の構成でのクリーニング性を比較した結果を示すグラフ。
【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】帯電ローラを感光体に接触させた構成を示す図。
【図３１】帯電手段をコロナチャージャとした構成を示す図。
【図３３】帯電手段を磁気ブラシブローラとした構成を示す図。
【図３２】帯電手段をファーブラシローラとした構成を示す図。
【図３４】プロセスカートリッジの概略構成図。
【図３５】１ドラム型のフルカラー画像形成装置の要部構成図。
【図３６】タンデム型フルカラー画像形成装置の要部構成図。
【符号の説明】
【００９５】
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
２１ ブレードホルダ
２２ 導電性ブレード
２３ クリーニングブラシ
２３ａ ブラシ回転軸
２４ 回収ローラ
２５ クリーニング部除電ランプ
２７ 回収ローラ用クリーニングブレード
２８ クリーニング電源
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
６９ 中間転写ベルト
７０ 導電性ブレード部材
７９ 搬送ベルト
１００ プリンタ
３００ プロセスカートリッジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像装置と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、該像担持体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置は、該転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該像担持体の表面移動方向に関して該極性制御手段より下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段とを有する画像形成装置において、
上記極性制御手段よりも下流で上記クリーニング部材よりも上流に上記像担持体を除電する除電部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記極性制御手段は上記像担持体の帯電電位と同極性の電圧が印加されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、上記現像装置で用いられるトナーが球形トナーであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、上記現像装置で用いられるトナーの形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記極性制御手段が導電性弾性ブレードであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記除電部材が除電ランプであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記像担持体上にトナー像を形成する複数の現像装置を備え、該像担持体上に形成された複数のトナー像を重ね合わせて多色画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、複数の像担持体と、該複数の像担持体上にトナー像を形成する現像装置をそれぞれ備え、複数の像担持体上に形成されたトナー像を重ね合わせて多色画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体がフィラーを分散させた感光体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体が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であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体がアモルファスシリコン感光体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の画像形成装置に採用されるプロセスカ−トリッジにおいて、上記像担持体の転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該像担持体の表面移動方向に関して該極性制御手段より下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段と、該極性制御手段よりも下流で該クリーニング部材よりも上流に配置され該像担持体を除電する除電部材とを備えたクリーニング装置と、該像担持体とを一体的に構成し、画像形成装置本体に脱着可能であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【請求項１】
像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像装置と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、該像担持体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置は、該転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該像担持体の表面移動方向に関して該極性制御手段より下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段とを有する画像形成装置において、
上記極性制御手段よりも下流で上記クリーニング部材よりも上流に上記像担持体を除電する除電部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記極性制御手段は上記像担持体の帯電電位と同極性の電圧が印加されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、上記現像装置で用いられるトナーが球形トナーであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、上記現像装置で用いられるトナーの形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記極性制御手段が導電性弾性ブレードであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記除電部材が除電ランプであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記像担持体上にトナー像を形成する複数の現像装置を備え、該像担持体上に形成された複数のトナー像を重ね合わせて多色画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、複数の像担持体と、該複数の像担持体上にトナー像を形成する現像装置をそれぞれ備え、複数の像担持体上に形成されたトナー像を重ね合わせて多色画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体がフィラーを分散させた感光体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体が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であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体がアモルファスシリコン感光体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の画像形成装置に採用されるプロセスカ−トリッジにおいて、上記像担持体の転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該像担持体の表面移動方向に関して該極性制御手段より下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段と、該極性制御手段よりも下流で該クリーニング部材よりも上流に配置され該像担持体を除電する除電部材とを備えたクリーニング装置と、該像担持体とを一体的に構成し、画像形成装置本体に脱着可能であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【公開番号】特開２００８−１７０６１６（Ｐ２００８−１７０６１６Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４２２（Ｐ２００７−２４２２）
【出願日】平成１９年１月１０日（２００７．１．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１０日（２００７．１．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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