JP4118103B2

JP4118103B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4118103B2
Application number: JP2002246714A
Authority: JP
Inventors: 明人大西; 孝夫水谷; 雅之鈴木
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2008-07-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンタ、ファックス、複写器等における画像形成装置に関し、特に感光体表面の帯電並びに転写後に感光体表面に残ったトナーを掻き落とすクリーニング装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の一般的なクリーニング装置を備えた画像形成装置５０の構成を概略的に示す要部側面図である。同図中、画像担持体である感光ドラム５１は、これを矢印Ａ方向に回転駆動する図示しない駆動手段と共に、図示しないシャーシに設置されている。この感光ドラム５１の周囲には、感光ドラム５１の外周表面５１ａを帯電するための帯電ローラ５２、帯電されたこの外周表面５１ａに画像光を照射して静電潜像を形成するためのＬＥＤヘッド５３、静電潜像にトナー５４を付着するための現像ローラ５５が順に配設されている。
【０００３】
現像ローラ５５は、現像装置５６の一部をなすもので、現像装置５６は、他にトナー５４を現像ローラ５５に供給するためのトナー供給ローラ５７、内部にトナーを蓄えてトナー供給ローラ５７及び現像ローラ５５にトナーを供給する図示ないトナーカートリッジ等を含む。更に、現像ローラ５５の後段には、転写ローラ５８とクリーニング装置５９が配置されている。転写ローラ５８は、その回転軸が図示しないスプリングによって所定の押圧力を受け、これによりその外周面が感光ドラム５１の外周表面５１ａに圧接している。
【０００４】
帯電ローラ５２は、帯電装置６１をなすもので、金属シャフト５２ａと、これに半導電性ゴム弾性層を設け、その表面に樹脂コート層や表面改質層を形成したローラ５２ｂとからなる。帯電装置６１は、感光ドラム５１に圧接して従動回転或いは速度差を設けて帯電ローラ５２を回転させ、且つ専用電源６２によって金属シャフトにＤＣ或いは（ＡＣ＋ＤＣ）電圧を印加し、感光ドラムを一定電圧に帯電させる。
【０００５】
以上の構成において、画像形成装置５０全体の動作について説明する。
【０００６】
感光ドラム５１は、図示しない駆動手段によって矢印Ａ方向に定速回転駆動されると、帯電ローラ５２によって同時に電荷が付与されてその外周表面５１ａが一様に帯電する。
【０００７】
この帯電した感光ドラム５１上にＬＥＤヘッド５３により画像光が照射されると、光導電感光により画像光が照射された部分が放電し、画像光が照射されなかった部分との間に電位差が生じ、これにより静電潜像が形成される。
【０００８】
この静電潜像は、感光ドラム５１が更に矢印Ａ方向に回転することにより、現像装置５６の現像ローラ５５と対向する位置に至る。ここで、感光ドラム５１の表面の帯電電位と同極性に帯電されたトナー５４が、上記画像光が照射された部分の静電潜像にクーロン力によって付着し、これを可視像化する。
【０００９】
このとき、転写ローラ５８は、感光ドラム５１と同じ周速度で矢印Ｂ方向に回転するが、前記したように転写ローラ５８と感光ドラム５１とは、接触部が圧接するように構成され、充分な接触が保てるようになっている。
【００１０】
一方、図示しない給紙手段によって供給される記録媒体である記録紙６０は、感光ドラム５１の回転とタイミングを合わせて、感光ドラム５１と転写ローラ５８の間に搬送される。即ち、記録紙６０は、その先端が感光ドラム５１と転写ローラ５８との接合部に至ると、これらに挟まれつつ矢印Ｃ方向に移送され、感光ドラム５１の静電潜像に対接することになるが、このとき記録紙の所望の位置が静電潜像に対接するようにタイミングが計られる。
【００１１】
転写ローラ５８は、記録紙６０の移送の際にトナー５４と逆極性の電荷をその記録紙の裏面に与える。従って、記録紙６０が感光ドラム５１の静電潜像に対接する際に、静電潜像に付着したトナー５４が逆極性の電荷にひかれ、これにより感光ドラム５１上のトナー像が記録紙６０上に転写される。その後、このトナー像を備えた記録紙６０は、図示しない定着装置によって加圧、加熱され、トナー像の定着が行われて一連の印刷動作が終了する。
【００１２】
ここで、従来使用されているクリーニング装置５９について、図９を参照しながら説明する。
【００１３】
従来のクリーニング装置５９は、厚み１ｍｍ〜３ｍｍのウレタンゴムで形成されたゴム片（以下、クリーニングブレードと称す）５９ｂを金属支持体５９ａで固定し、そのゴムエッジを感光ドラム５１の外周表面５１ａに所定の角度で圧接し、感光ドラム５１の外周表面５１ａの転写残トナーを掻き落とすものである。このクリーニングブレード５９ｂには、弾性特性、摩擦特性、耐久性に優れた絶縁性のウレタンゴムが採用されている。
【００１４】
このクリーニングブレード５９ｂは、感光ドラム５１の幅全域にわたってその軸方向（図９の紙面と垂直な方向）に延在するが、その下方には、金属支持体５９ａと一体化され、落下するトナーを受け入れるトナー受け５９ｃが配設されている。更にこのトナー受けの内部には、感光ドラム５１の回転軸と平行な回転軸を有し、所定の方向に回転することによって、トナー受け内部の廃トナーを所望の方向に搬送するトナー搬送スパイラル６３が配設されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の画像形成装置によれば、全露光及び転写後にあって、電位が０Ｖ近傍まで下がった帯電装置前の感光ドラム５１の外周表面５１ａの電位を、帯電装置６１のみで所望の一定電位にまで帯電させる。このため、帯電装置である帯電ローラによる印加電圧と帯電前の感光ドラム５１の外周表面５１ａとの電位差が大きく、流れる電流値も大きくなる。従って、帯電ローラのゴム層抵抗部での電圧降下が無視できず、見かけ上の印加電圧が下がって感光ドラム外周表面５１ａを所望の電位まで帯電できない問題があった。
【００１６】
これは、露光部の影響が、感光ドラム１周期後に、再度画像上の濃度上昇として出現してしまう、いわゆる感光ドラム周期のゴースト現象（以下、ＯＰＣ周期残像と称す）が発生する要因となっていた。
【００１７】
ここで、ＯＰＣ周期残像が発生する過程を、図１０の説明図を参照しながら説明する。同図（ａ）は、帯電、露光工程後の感光ドラム５１の外周表面５１ａにおける露光部と非露光部の各帯電電圧を模式的に示すものである。同図に示すように、このとき露光部においても多少帯電されていることがわかる。
【００１８】
同図（ｂ）は、その後転写が行われた後の露光部と非露光部の各帯電電圧を示す。このとき、露光部が０Ｖ近傍まで電位が下がっているのに対して、非露光部はそこまで下がりきらず、２０％程度帯電されていることがわかる。
【００１９】
同図（ｃ）は、その後帯電装置５２で再度外周表面５１ａを帯電したときの状態を示している。このとき、非露光部は、所望の帯電電位まで帯電されるものの、前回露光された露光部は、前記した理由でこの所望の帯電電位まで上がりきらずに、低くなっている。これがＯＰＣ周期残像である。
【００２０】
更に、ＯＰＣ周期残像は、高速化により感光ドラム回転速度や帯電ローラ回転速度が速くなり、帯電電流が大きくなり、且つ１２００ＤＰＩ等の高精細化により、顕著化されて大きな課題となっていた。
【００２１】
本発明の目的は、ＯＰＣ周期残像が発生する原因となっている、帯電装置よる感光ドラム外周表面５１ａの不完全な帯電を解消することで、ＯＰＣ周期残像をなくすことにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明による別の画像形成装置は、
所定方向に回転する像担持体と、記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体の回転方向において、前記帯電手段の上流側に配置され、前記像担持体の表面を予備帯電する予備帯電手段と、該予備帯電手段に電圧を供給する電圧供給手段とを有し、
前記予備帯電手段で帯電された状態の前記表面の電位をＶａとし、その後前記帯電手段で帯電された状態の前記表面の電位をＶｏとしたとき、
｜Ｖｏ｜−｜Ｖａ｜≦１００ｖ
となるように設定し、
前記予備帯電手段は、前記像担持体の前記表面に付着する残留トナーを除去するクリーニング手段に属し、
前記クリーニング手段が、
前記表面近傍に配置されて像担持体と略平行に延在する金属保持体と、ゴム材で形成され、その一端に形成されたエッジ部が前記像担持体の前記表面に当接するように前記金属保持体に保持されたクリーニングブレードと、該クリーニングブレードの保持部から、前記像担持体の回転方向において、前記クリーニングブレードの下流側に復元力が発生する状態で延在し、この復元力によって、前記表面に対向するよう付勢される対向面を有する弾性金属板と、前記対向面に形成され、前記電圧供給手段によって所定の電圧が印加される半導電性樹脂層と、前記対向面端部に配設され、前記半導電性樹脂層が前記表面と所定の間隔を形成するための保護フィルムとを有することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の画像形成装置に採用される実施の形態１のクリーニング装置１の要部構成を概略的に示す要部断面図である。
【００３３】
このクリーニング装置１はクリーニング手段に相当し、前記した図９に示す画像形成装置５０のクリーニング装置５９に換えて配設されてもよく、この場合画像形成装置５０におけるその他の構成要素は変わらない。従って、本実施の形態１のクリーニング装置１を説明するにあたって、クリーニング装置１以外は、前記した図９に示す画像形成装置５０で構成されているものとしてこれらの説明を省略し、異なるクリーニング装置１とこれに関連する部分を重点的に説明する。
【００３４】
図１に示すように、クリーニング装置１では、前記した図９のクリーニング装置５９と同様に、像担持体としての感光ドラム５１の近傍にあってその回転軸と平行に、且つ略感光ドラム５１の幅だけ延在する金属支持体２が配設されている。この金属支持体２の傾斜面２ａには、同じく略感光ドラム５１の幅だけ延在する半導電性ウレタンゴムで形成された厚みが１〜３ｍｍ程度のクリーニングブレード３の片側部３ａが、これと反対側のエッジ部３ｂが感光ドラム５１の外周表面５１ａに圧接するように固定されている。尚、このクリーニングブレード３は、予備帯電手段に相当する。
【００３５】
このエッジ部３ｂと感光ドラム５１の外周表面５１ａとの圧接部の下方には、後述するように、この圧接部から落下する廃トナーを受け止める断面Ｌ字状のトナー受け４が、金属支持体２と一体的に配設されている。このトナー受け４の底辺端部４ａからは、トナー漏れ防止フィルム６が感光ドラム５１の外周表面５１ａに向かってこれに当接するように延在している。
【００３６】
前記した図９のクリーニング装置５９と同様に、このトナー受け４の内部には、前記したトナー受け４内部に溜まった廃トナーを所望の方向に搬送するためのトナー搬送スパイラル６３が延在する。
【００３７】
クリーニングブレード３の半導電性ウレタンゴムは、従来のウレタンゴム中にカーボンブラックを含有させて抵抗率が１０^６〜１０^１０（Ωｃｍ）に調整されたものである。金属支持体２と、この半導電性ウレタンゴムで形成されたクリーニングブレード３とは導電性が保たれた状態で固定化されている。クリーニング装置１の専用電源５は電圧供給手段に相当し、金属支持体２への配線によって、任意のＤＣ電圧、或いは（ＤＣ＋ＡＣ）電圧を、前記半導電性ウレタンゴムのクリーニングブレード３に印加する。
【００３８】
以上の構成において、その動作について説明する。
【００３９】
感光ドラム５１の外周表面に付着したトナーは、感光ドラム５１の外周表面５１ａとクリーニングブレード３のエッジ部３ｂとの圧接部に至ると、このエッジ部３ｂによって掻き落とされ、トナー受け４の内部に落下する。そして、このトナー受け４の内部に堆積した廃トナーは、トナー受け４の内部で自転するトナー搬送スパイラル６３によって所定の方向に搬送され、やがて図示しない所定の経路でトナー受け４の内部から排除される。
【００４０】
一方、感光ドラム５１の外周表面５１ａとクリーニングブレード３のエッジ部３ｂとの接触部では、前記した専用電源５によって電圧が印加されたクリーニングブレード３のエッジ部３ｂによって、感光ドラム５１の外周表面を接触帯電している。
【００４１】
このとき、下式（１）を満たすように感光ドラム５１を予備帯電する。
１００Ｖ≧｜Ｖｏ｜−｜Ｖａ｜≧５０Ｖ（１）
但し、Ｖｏ：帯電装置６１（図９）で帯電された状態の外周表面電位
Ｖａ：クリーニングブレード３で帯電された状態の外周表面電位
以上のように設定し、帯電装置６１（図９）で帯電させる前の感光ドラム５１の外周表面５１ａの電位を、全露光で０Ｖ付近まで帯電電位の下がった状態から、帯電装置６１通過後の電位に対して１００Ｖ以内に収めることにより、後段の帯電装置６１が１回の帯電動作によって、前記したＯＰＣ周期残像を発生させずに感光ドラム５１の外周表面５１ａの電位を所望の一定電位に帯電するのを可能とする。
【００４２】
ここで、以上の方法によって、ＯＰＣ周期残像を発生することなく感光ドラム５１の外周表面５１ａを帯電する過程を、図８の説明図を参照しながら説明する。同図（ａ）は、転写が行われた後の感光ドラム５１の外周表面５１ａにおける露光部と非露光部の各帯電電圧を模式的に示すもので、前記した図１０の（ｂ）に相当する。このとき、露光部が０Ｖ近傍まで電位が下がっているのに対して、非露光部はそこまで下がりきらず、２０％程度帯電されていることがわかる。
【００４３】
同図（ｂ）は、その後クリーニングブレード３によって予備帯電が行われた後の露光部と非露光部の各帯電電圧を示す。このとき、露光部及び非露光部の表面電位Ｖａは、（１）式を満たす範囲に収まっていることが望ましい。
【００４４】
同図（ｃ）は、その後帯電装置５２で再度外周表面５１ａを帯電したときの状態を示している。このとき、非露光部と共に前回露光された露光部も、予備帯電されたことによって、ＯＰＣ周期残像を生じることなく所望の帯電電位Ｖｏまで帯電される。
【００４５】
また、（｜Ｖｏ｜−｜Ｖａ｜）の値が１００Ｖを越えてしまうと、ＯＰＣ周期残像が発生してしまうことが実験により検証された。
【００４６】
また、帯電装置６１で安定な帯電を行うために、帯電装置６１を通過後の電位より少なくとも５０Ｖ程度低い電圧に設定することが望ましい。
【００４７】
これは以下の理由による。即ち、帯電装置６１による帯電工程では、均一な帯電を行うべくローラを使用し、更には制御された好ましい温湿度環境のもとで帯電が行われている。従って、この工程では、むらのない安定して均一な帯電を行うことができる。一方、クリーニング装置では、あくまでトナーを掻き落とすことを主目的としており、そのための部材（本実施の形態１ではクリーニングブレード３）等が選択されている。従って、ここでの予備帯電は、トナーの付着等の条件も相まって、むらが発生しやすく、安定して均一な帯電を行うことが難しい。
【００４８】
従って、あくまでも帯電装置６１による帯電を主とし、クリーニングブレード３や後述するクリーニング装置による予備帯電を、露光部と非露光部の電圧差を縮小し、更には、（１）式を満たす所定の電位まで引き上げるための補助的なレベルに保つことが好ましいためである。
【００４９】
また、（｜Ｖｏ｜−｜Ｖａ｜）の値が５０Ｖ未満では、むらが発生して均一な帯電が行えないことが実験により検証された。
【００５０】
尚、本実施の形態では、Ｖｏが−６２０Ｖに、Ｖａが−５７０Ｖとなるようにそれぞれの装置の電源を調整した。
【００５１】
表１は、図９の従来のクリーニング装置５９、帯電装置６１、及び本実施の形態１によるクリーニング装置１と帯電装置６１との組合せ（但し、下記のように、測定項目によっては、クリーニング装置１だけの場合がある）の、３つ装置において各実験項目の処理能力を比較評価したものである。
【００５２】
実験は、実際の印刷装置に上記各装置を選択的に設置して行った。同表の項目「クリーニング特性」とは、トナー掻き落とし能力のことであり、能力を見るために転写せずに感光ドラムにトナー像を残し、トナーの掻き落とし性を相対評価したものである。「単独での感光ドラム帯電性」とは、実施の形態１の場合、帯電装置を使用せず、クリーニング装置１のみで感光ドラムを帯電させて画像品質により相対評価したものである。「耐久性」は、連続評価においてのクリーニングブレードの欠け、磨耗、へたり等の劣化を相対評価したものである。
【００５３】
【表１】

【００５４】
表１の評価結果に示すように、本実施の形態１のクリーニング装置１は、クリーニングブレード３を半導電性ウレタンゴムにしたため、従来のクリーニング装置に比べ、耐久性及びクリーニング特性において多少レベルが落ちるものの、満足できるレベルにある。また、クリーニング装置１の単独による帯電では、連続動作を繰り返していく過程で、トナー付着によるむらが僅かに見られたが、帯電装置との併用では画像むらはわからなく、ＯＰＣ周期残像も発生しないことが確認できた。
【００５５】
尚、実施の形態１において、半導電性ウレタンゴムの抵抗率が、１０^６（Ωｃｍ）〜１０^１０（Ωｃｍ）では均一な帯電を行うことが出来たが、半導電性ウレタンゴムの抵抗率が１０^６（Ωｃｍ）未満では不均一帯電による帯電ムラが発生し、半導電性ウレタンゴムの抵抗率が１０^１０（Ωｃｍ）を越えてしまうと帯電が上がらず、ＯＰＣ周期残像が消えないことが実験により確認できた。
【００５６】
以上のように、実施の形態１のクリーニング装置によれば、クリーニング機能を有したまま、且つ感光ドラム５１の外周表面５１ａを、全露光で０Ｖ付近まで帯電電位の下がった状態から適当なレベルまで予備帯電させることができるため、その後段において、帯電装置６１による１回の帯電動作により所望の一定電位に帯電することが可能となる。これによって、ＯＰＣ周期残像のない良好な画像が提供できる。
【００５７】
尚、実施の形態１では、半導電性を得る手段としてカーボンを含有させたが、これに限定されるものではなく、金属酸化物、導電性フィラーやイオン等を単独或いは混合して添加してもよい。またクリーニングブレードの素材としてウレタンゴムを使用したが、これに限定されるものではなく、他の種類のゴムを使用してもよい。
【００５８】
また、像担持体として感光ドラムで説明したが、フィルム状の感光体だけではなく、静電潜像を形成するものにおいて適用できることは言うまでもない。
【００５９】
実施の形態２．
図２（ａ）は、本発明の画像形成装置に採用される実施の形態２のクリーニング装置１０の要部構成を概略的に示す要部断面図であり、同図（ｂ）は、その部分拡大図である。
【００６０】
このクリーニング装置１０はクリーニング手段に相当し、実施の形態１のクリーニング装置１と同様に、前記した図９に示す画像形成装置５０のクリーニング装置５９に換えて配設されてもよく、この場合画像形成装置５０におけるその他の構成要素は変わらない。更に、このクリーニング装置１０が、実施の形態１のクリーニング装置１に対して異なる点は、クリーニングブレード１１の素材と、半導電性樹脂テープ１２が追加された点である。
【００６１】
従って、本実施の形態２のクリーニング装置１０を説明するにあたって、クリーニング装置１０以外は、前記した図９に示す画像形成装置５０で構成されているものとしてこれらの説明を省略し、更に実施の形態１のクリーニング装置１と共通する部分については同符号を付して説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【００６２】
図２において、金属支持体２の傾斜面２ａには、略感光ドラム５１の幅だけ延在する絶縁性のウレタンゴムで形成された厚みが１〜３ｍｍ程度のクリーニングブレード１１の片側部１１ａが、これと反対側のエッジ部１１ｂが感光ドラム５１の外周表面５１ａに圧接するように固定されている。
【００６３】
更に、このクリーニングブレード１１の表面に沿って、金属支持体２からクリーニングブレード１１のエッジ部１１ｂにかけて、予備帯電手段に相当する半導電性樹脂テープ１２が貼り渡されている。この半導電性樹脂テープ１２は、素材としてナイロン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂等が考えられ、抵抗率が１０^６〜１０^１０（Ωｃｍ）のものが適している。従って、金属支持体２と半導電性樹脂テープ１２とは、電気的に接続された状態となる。
【００６４】
また、図２（ｂ）はクリーニングブレード１１のエッジ部１１ｂ近傍の部分拡大図であるが、同拡大図に示すように、クリーニングブレード１１のエッジ部１１ｂの先端から、貼り渡された半導電性樹脂テープ１２の先端部までの距離Ｌは、１ｍｍ以内とすることが望ましい。あまり距離Ｌが大きくなると後述する帯電が行えなくなる。
【００６５】
以上の構成において、その動作について説明する。
【００６６】
感光ドラム５１の外周表面５１ａに付着したトナーは、感光ドラム５１の外周表面とクリーニングブレード１１のエッジ部１１ｂとの圧接部に至ると、このエッジ部１１ｂによって掻き落とされ、トナー受け４の内部に落下する。そして、このトナー受け４の内部に堆積した廃トナーは、トナー受け４の内部で自転するトナー搬送スパイラル６３によって所定の方向に搬送され、やがて図示しない所定の経路でトナー受け４の内部から排除される。
【００６７】
一方、感光ドラム５１の外周表面５１ａとクリーニングブレード１１のエッジ部１１ｂとの接触部近傍では、前記した専用電源５によって電圧が印加された半導電性樹脂テープ１２によって、感光ドラム５１の外周表面を非接触帯電によって予備帯電する。このとき、前記した理由により、上式（１）の条件を満たすことが好ましい。
【００６８】
表２は、従来のクリーニング装置５９（図９）、実施の形態１又は実施の形態２の各クリーニング装置１，１０と帯電装置６１との組合せ（但し、前記したように測定項目によっては、クリーニング装置１，１０だけの場合がある）の、３つ装置において、前記した実施の形態１における表１の実験と同様に、各実験項目での処理能力を比較評価したものである。
【００６９】
実験項目としては、前記した実施の形態１の実験と同じ、「クリーニング特性」、「単独での感光ドラム帯電性」、「耐久性」、「ＯＰＣ周期残像」の項目のほか、「感光ドラムの損傷」の項目を新たに追加した。
【００７０】
【表２】

【００７１】
表２の評価結果に示すように、本実施の形態２のクリーニング装置１０は、クリーニングブレード３が従来と同様のウレタンゴムにしたため、従来のクリーニング装置と同様に、耐久性及びクリーニング特性において優れた特性を示す。また、クリーニング装置１０の単独による帯電では、連続動作を繰り返していく過程で、トナー付着や、摩擦で発生した傷に筋状のむらが僅かに見られたが、帯電装置との併用では画像上問題なく、ＯＰＣ周期残像も発生しないことが確認できた。
【００７２】
以上のように、実施の形態２のクリーニング装置によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる他、クリーニング材料が従来と同じものが使用できるためクリーニング性能や耐久性がより優れ、長期にわたって安定したクリーニング特性が得られる。
【００７３】
尚、実施の形態２では、半導電性樹脂テープ１２を採用したが、この代わりに半導電性樹脂コート膜を被服したものであってもよい。例えば、帯電ローラ等で用いられるナイロン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂などはトナーも付着しづらく、前記したクリーニングブレードの素材であるウレタンゴムとも接着性が良いので長期にわたり安定した帯電を実施することができる。
【００７４】
実施の形態３．
図３は、本発明の画像形成装置に採用される実施の形態３のクリーニング装置１０の要部構成を概略的に示す要部断面図である。
【００７５】
このクリーニング装置１５はクリーニング手段に相当し、実施の形態１のクリーニング装置１と同様に、前記した図９に示す画像形成装置５０のクリーニング装置５９に換えて配設されてもよく、この場合画像形成装置５０におけるその他の構成要素は変わらない。更に、このクリーニング装置１５が、前記した図２に示す実施の形態２のクリーニング装置１０に対して異なる点は、金属支持体１６の形状と、半導電性樹脂テープ１２に代えてゴム層１７を使用した点である。
【００７６】
従って、本実施の形態３のクリーニング装置１５を説明するにあたって、クリーニング装置１５以外は、前記した図９に示す画像形成装置５０で構成されているものとしてこれらの説明を省略し、更に実施の形態２のクリーニング装置１０と共通する部分については同符号を付して説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【００７７】
図３において、金属支持体１６の傾斜面１６ａには、略感光ドラム５１の幅だけ延在するウレタンゴムで形成された厚みが１〜３ｍｍ程度のクリーニングブレード１１の片側部１１ａが、これと反対側のエッジ部１１ｂが感光ドラム５１の外周表面に圧接するように固定されている。このクリーニングブレード１１の固定のため、金属支持体１６の傾斜面１６ａからＬ字状の保持部１６ｂが延在して形成されており、クリーニングブレード１１は、この保持部１６ｂに圧入され、その部分がやや収縮した状態で保持される。
【００７８】
更に、以上のように保持されて、金属支持体１６とクリーニングブレード１１とが隣接して面一となった共存面には、帯電ローラ５２（図９）の半導電ゴムで形成された弾性層と同じ材料からなり、予備帯電手段に相当するゴム層１７が貼り付けられている。このゴム層１７は、抵抗率が１０^６〜１０^１０（Ωｃｍ）のものが適している。従って、金属支持体１６とゴム層１７とは、電気的に接続された状態となる。
【００７９】
また、このゴム層１７の先端部１７ａは、クリーニングブレード１１のエッジ部１１ｂの先端から、僅かに後退した位置に設定し、感光ドラム５１の外周表面と、非接触帯電に適した所定の距離が保てるように設定されるものである。
【００８０】
以上の構成において、その動作について説明する。
【００８１】
感光ドラム５１の外周表面に付着したトナーは、感光ドラム５１の外周表面とクリーニングブレード１１のエッジ部１１ｂとの圧接部に至ると、このエッジ部１１ｂによって掻き落とされ、トナー受け４の内部に落下する。そして、このトナー受け４の内部に堆積した廃トナーは、トナー受け４の内部で自転するトナー搬送スパイラル６３によって所定の方向に搬送され、やがて図示しない所定の経路でトナー受け４の内部から排除される。
【００８２】
一方、感光ドラム５１の外周表面５１ａとクリーニングブレード１１のエッジ部１１ｂとの接触部近傍では、前記した専用電源５によって電圧が印加された半導電性のゴム層１７によって、感光ドラム５１の外周表面を非接触帯電によって予備帯電する。このとき、前記した理由により、上式（１）の条件を満たすことが好ましい。
【００８３】
尚、本実施の形態のクリーニング装置１５では、帯電ローラ５２（図９）がゴム弾性層の表面に樹脂コート層や表面改質層を有するときは、ゴム層１７も同様な樹脂コート層又は表面改質層を設ける。
【００８４】
表３は、実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３の各クリーニング装置１，１０，１５と帯電装置６１との組合せ（但し、前記したように測定項目によっては、クリーニング装置１，１０，１５だけの場合がある）による、３つ装置において、前記した実施の形態１における表１の実験と同様に、各実験項目での処理能力を比較評価したものである。
【００８５】
実験項目としては、前記した実施の形態２の実験と同じ、「クリーニング特性」、「単独での感光ドラム帯電性」、「耐久性」、「ＯＰＣ周期残像」、及び「感光ドラムの損傷」の各項目である。
【００８６】
【表３】

【００８７】
表３の評価結果に示すように、本実施の形態３のクリーニング装置１５は、クリーニングブレード３が、実施の形態２と同様に従来と同様のウレタンゴムにしたため、耐久性及びクリーニング特性においては、実施の形態２と同様に優れた特性を示す。また、クリーニング装置１５の単独による帯電では、帯電ローラ５２（図９）と同じ材料、同じ電気抵抗を有するゴム層１７によって感光ドラムを帯電させているため、この帯電ローラとほぼ同じ帯電特性を得ることができ、帯電ムラの非常に少ない良好な画像が得られることが確認できた。
【００８８】
以上のように、実施の形態３のクリーニング装置によれば、実施の形態２と同様の効果が得られる他、更にトナー付着が少ない帯電部材を用いたため、感光ドラム５１の外周表面を損傷する率を抑制でき、長期にわたって安定した帯電を実施することができる。
【００８９】
実施の形態４．
図４（ａ）は、本発明の画像形成装置に採用される実施の形態４のクリーニング装置２０の要部構成を概略的に示す要部断面図であり、同図（ｂ）は、その部分拡大図である。
【００９０】
このクリーニング装置２０はクリーニング手段に相当し、実施の形態１のクリーニング装置１と同様に、前記した図９に示す画像形成装置５０のクリーニング装置５９に換えて配設されてもよく、この場合画像形成装置５０におけるその他の構成要素は変わらない。更に、このクリーニング装置１０が、実施の形態１のクリーニング装置１に対して異なる点は、クリーニングブレードの素材と、半導電性樹脂テープ２１が追加された点である。
【００９１】
従って、本実施の形態４のクリーニング装置２０を説明するにあたって、クリーニング装置２０以外は、前記した図９に示す画像形成装置５０で構成されているものとしてこれらの説明を省略し、更に実施の形態１のクリーニング装置１と共通する部分については同符号を付して説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【００９２】
ここで使用されているクリーニングブレード１１は、図２に示す実施の形態２のクリーニング装置１０と同様に、厚み１ｍｍ〜３ｍｍの絶縁性のウレタンゴムで形成されている。
【００９３】
また、図４（ｂ）は、トナー漏れ防止フィルム６近傍の部分拡大図であるが、同拡大図に示すように、トナー漏れ防止フィルム６の先端部の、感光ドラム５１との当接面側には、予備帯電手段に相当する半導電性樹脂テープ２１が貼り付けられ、この半導電性樹脂テープ２１には、専用電源５によってＤＣ或いは（ＡＣ＋ＤＣ）電圧が印加される。
【００９４】
以上の構成において、その動作について説明する。
【００９５】
感光ドラム５１の外周表面に付着したトナーは、感光ドラム５１の外周表面とクリーニングブレード１１のエッジ部１１ｂとの圧接部に至ると、このエッジ部１１ｂによって掻き落とされ、トナー受け４の内部に落下する。そして、このトナー受け４の内部に堆積した廃トナーは、トナー受け４の内部で自転するトナー搬送スパイラル６３によって所定の方向に搬送され、やがて図示しない所定の経路でトナー受け４の内部から排除される。
【００９６】
一方、このクリーニングブレード１１の上流側において、前記した半導電性樹脂テープ２１によって、感光ドラム５１の外周表面をマイナス帯電する。このとき、前記した理由により、式（１）の条件を満たすことが好ましい。また、本実施の形態４では、クリーニングブレード１１によるトナー引っ掻き動作によるクリーニングの前に感光ドラム外周表面をマイナス帯電させ、転写後に感光ドラム上に残ったマイナストナー（かぶりトナーを除いてほとんどがマイナス帯電トナーである）が電気的反発力で感光ドラム５１の外周表面５１ａから取れやすくしている。
【００９７】
また、図５（ａ）は、本実施の形態４の別の実施例のクリーニング装置２５の要部構成を概略的に示す要部断面図であり、同図（ｂ）は、その部分拡大図である。クリーニング手段に相当するこのクリーニング装置２５の場合、トナー受け４の底辺端部４ａにおいて、必要に応じて配設される導電性の除電プレート２６の先端部に、予備帯電手段に相当する半導電性樹脂テープ２７を貼り付けている。そしてこの除電プレート２６に専用電源５によってＤＣ或いは（ＡＣ＋ＤＣ）電圧を印加することによって、半導電性樹脂テープ２７に同電圧を印加する。
【００９８】
以上の構成によるクリーニング装置２５のクリーニング及び帯電動作は、前記した図４に示すクリーニング装置２０の場合と全く同じなので、ここでの説明は省略する。
【００９９】
表４は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３又は実施の形態４による各クリーニング装置１，１０，１５，２０，２５と帯電装置６１との組合せ（但し、前記したように測定項目によっては、クリーニング装置１，１０，１５，２０，２５だけの場合がある）による、５つ装置において、前記した実施の形態１における表１の実験と同様に、各実験項目での処理能力を比較評価したものである。
【０１００】
実験項目としては、前記した実施の形態３の実験と同じ、「クリーニング特性」、「単独での感光ドラム帯電性」、「耐久性」、「ＯＰＣ周期残像」、及び「感光ドラムの損傷」の各項目に、「ドラムフィルミング」の項目を加えてある。
【０１０１】
【表４】

【０１０２】
表４の評価結果に示すように、本実施の形態４のクリーニング装置２０，２５では、前記した各実施の形態の場合と同様に、ＯＰＣ周期残像が発生しないことが確認できた。また、前記したようにクリーニング性の改良により、ドラムフィルミングが、前記した各実施の形態に比べ、特に優れている。尚、このドラムフィルミングの評価は、連続動作終了後に感光ドラム５１の外周表面５１ａの状態を観察し、トナーフィルミング状況を相対評価したものである。
【０１０３】
以上のように、実施の形態４のクリーニング装置２０，２５によれば、実施の形態２と略同様の効果が得られる他、更にクリーニングブレード１１以前に感光ドラム５１の外周表面５１ａを所定電位に帯電させるため、クリーニングブレード１１によるトナー剥離性が向上し、ドラムフィルミング現象が発生しないため、良好な画像が長期に渡り提供できる。
【０１０４】
実施の形態５．
図６は、本発明の画像形成装置に採用される実施の形態５のクリーニング装置３０の要部構成を概略的に示す要部断面図である。
【０１０５】
このクリーニング装置３０はクリーニング手段に相当し、実施の形態１のクリーニング装置１と同様に、前記した図９に示す画像形成装置５０のクリーニング装置５９に換えて配設されてもよく、この場合画像形成装置５０におけるその他の構成要素は変わらない。更に、このクリーニング装置３０が、実施の形態１のクリーニング装置１に対して異なる点は、クリーニングブレード１１の素材と、ブラシローラ３１を追加した点である。
【０１０６】
従って、本実施の形態５のクリーニング装置３０を説明するにあたって、クリーニング装置３０以外は、前記した図９に示す画像形成装置５０で構成されているものとしてこれらの説明を省略し、更に実施の形態１のクリーニング装置１と共通する部分については同符号を付して説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【０１０７】
ここで使用されているクリーニングブレード１１は、図２に示す実施の形態２のクリーニング装置１０と同様に、厚み１ｍｍ〜３ｍｍの絶縁性ウレタンゴムで形成されている。
【０１０８】
一方、予備帯電手段に相当するブラシローラ３１は、トナー受け４の内部に配置されて、感光ドラム５１の外周表面５１ａの近傍で感光ドラム５１の回転軸と平行に延在する金属シャフト３２とこの金属シャフト３２から放射方向に設けられたナイロン等の半導電性繊維３３とからなり、この半導電性繊維３３の先端部が、感光ドラム５１の外周表面５１ａに当接し、摺動できる位置に設置される。
【０１０９】
金属シャフト３２は、図示しない駆動手段によって、半導電性繊維３３の先端部が感光ドラム５１の外周表面５１ａを擦ることができるように、その周速が、感光ドラム５１の周速と異なるように駆動されると共に、専用電源５によってＤＣ或いは（ＡＣ＋ＤＣ）電圧が印加される。
【０１１０】
以上の構成において、その動作について説明する。
【０１１１】
感光ドラム５１の外周表面に付着したトナーやトナー外添剤は、前記したようにクリーニングブレード１１で掻き落とされる前に、ブラシローラ３１で予備的に掻き落とされる。そしてこのときに、前記した専用電源５によって電圧が印加されたブラシローラ３１によって感光ドラム５１の外周表面５１ａを接触帯電によって予備帯電する。このとき、前記した理由により、上式（１）の条件を満たすことが好ましい。
【０１１２】
表５は、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４又は実施の形態５による各クリーニング装置１０，１５，２０，２５，３０と帯電装置６１との組合せ（但し、前記したように測定項目によっては、クリーニング装置１０，１５，２０，２５，３０だけの場合がある）の、５つ装置において、前記した実施の形態１における表１の実験と同様に、各実験項目での処理能力を比較評価したものである。
【０１１３】
実験項目としては、前記した実施の形態４の実験と同じ「クリーニング特性」、「単独での感光ドラム帯電性」、「耐久性」、「ＯＰＣ周期残像」、「感光ドラムの損傷」及び「ドラムフィルミング」の各項目に、「帯電ローラ汚れ」の項目を加えてある。
【０１１４】
【表５】

【０１１５】
表５の評価結果に示すように、本実施の形態５のクリーニング装置３０では、実施の形態４のクリーニング装置２５と同様に、クリーニングブレード１１以前に感光ドラム５１の外周表面５１ａを所望の電位に帯電させるため、クリーニング性能が向上し、ドラムフィルミングが良好である。また比較的やわらかい繊維状ブラシで感光ドラムの外周表面を擦るため、感光ドラム５１の損傷も実施の形態４の場合より良かった。更に本実施の形態では、ブラシローラ３１に高いマイナス電圧が印加されるため、電気的吸引力でブラシローラ３１自体にトナー外添剤が保持される。
【０１１６】
また、ブラシローラ３１の回転と印加電圧による摩擦帯電能力の増加等により、トナー外添剤をマイナス帯電させることができ、更にクリーニングブレード１１以前で感光ドラム５１をマイマス帯電させるため、実施の形態４の場合と同様にトナー及びトナー外添剤の除去能力がよくなり、クリーニングブレード１１で掻き落とされずに通過してしまう外添剤量を減少させることができる。
【０１１７】
また実施の形態５のクリーニング装置３０によれば、帯電ローラ５２（図９）に巻きつく外添剤の量を減らせるため、連続印刷を繰り返すことによって帯電ローラ５２に多量の外添剤が付着し、その絶縁膜により生じる帯電不良による汚れ現象を防止することができる。
【０１１８】
尚、この帯電ローラの汚れ現象は、帯電ローラ５２に巻きつく外添剤の量から定量判定可能であり、表５の項目の「帯電ローラ汚れ」は帯電ローラ５２に付着した外添剤の量を目安にしている。本実施の形態５で帯電ローラに付着する外添剤の量は、前記した他の実施の形態での同外添剤の量よりはるかに少ないことが確認できた。
【０１１９】
以上のように、実施の形態５のクリーニング装置３０によれば、前記した実施の形態４のクリーニング装置２０，２５と同様の効果が得られる他、更にブラシローラ３１を用いてクリーニングブレード１１以前に感光ドラム５１を所望電位に帯電させるため、ドラムフィルミング現象を防止でき、更には、トナー外添剤によるクリーニングブレード１１の擦り抜けも減少させることが出来るため、長期にわたって安定した画像が提供できる。
【０１２０】
実施の形態６．
図７（ａ）は、本発明の画像形成装置に採用される実施の形態６のクリーニング装置３５の要部構成を概略的に示す要部断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）中の金属板３６の先端部を矢印Ｄ方向（やや紙面の裏から表に向かう向き）からかみた部分拡大斜視図である。
【０１２１】
このクリーニング装置３５はクリーニング手段に相当し、実施の形態１のクリーニング装置１と同様に、前記した図９に示す画像形成装置５０のクリーニング装置５９に換えて配設されてもよく、この場合画像形成装置５０におけるその他の構成要素は変わらない。更に、このクリーニング装置３５が、実施の形態１のクリーニング装置１に対して異なる点は、クリーニングブレードの素材と、金属板３６と後述するそれに伴う部品が追加された点である。
【０１２２】
従って、本実施の形態６のクリーニング装置３５を説明するにあたって、クリーニング装置３５以外は、前記した図９に示す画像形成装置５０で構成されているものとしてこれらの説明を省略し、更に実施の形態１のクリーニング装置１と共通する部分については同符号を付して説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【０１２３】
ここで使用されているクリーニングブレード１１は、図２に示す実施の形態２のクリーニング装置１０と同様に、厚み１ｍｍ〜３ｍｍの絶縁性のウレタンゴムで形成されている。
【０１２４】
図７（ａ）に示すように、クリーニングブレード１１の表面側（金属支持体２と反対側の面）には弾性を有する厚み０．０５〜０．５ｍｍ程度の金属板３６が配設され、クリーニングブレード１１の片側部１１ａにおいて固定されている。そして同図に示すように、クリーニングブレード１１との接合面が感光ドラム５１の外周表面５１ａに対向するように、反った状態が保たれている。
【０１２５】
図７（ｂ）に示すように、金属板３６の接合面には、抵抗率が１０^６〜１０^１０（Ωｃｍ）程度の予備帯電手段に相当する半導電性樹脂コート層３７が設けられ、感光ドラム５１の外周表面との間に隙間２０〜７０μｍ程度が得られるように、その先端両端部において厚み５０μｍ程度（２０〜７０μｍ）の保護フィルム３８が配設されている。実験結果によれば、尚、この隙間を５０μｍとすることで、半導電性樹脂コート層３７と感光ドラム５１の外周表面５１ａとの安定した非接触状態が得られた。
【０１２６】
従って、半導電性樹脂コート層３７は、金属板３６によって、感光ドラム５１の外周表面５１ａに対して付勢されつつも、隙間２０〜７０μｍ程度を維持した状態が保たれる。そして半導電性樹脂コート層３７には、金属板３６を介して、専用電源５によってＤＣ或いは（ＡＣ＋ＤＣ）電圧が印加される。
【０１２７】
以上の構成において、その動作を説明する。
【０１２８】
感光ドラム５１の外周表面に付着したトナーがクリーニングブレード１１のエッジ部１１ｂで掻き落とされるのは、前記した通りである。更に、半導電性樹脂コート層３７が、感光ドラム５１と非接触の状態でこの外周表面５１ａを非接触帯電する。このとき、前記した理由により、式（１）の条件を満たすことが好ましい。
【０１２９】
以上のように構成することにより、感光ドラム５１の外周表面と半導電性樹脂コート層３７間に所定の隙間が保たれているため、感光ドラム５１に付着したトナーによって半導電性樹脂コート層３７が破壊されることがなく、帯電むらや感光ドラム５１の外周表面の傷の発生等を防ぐことができる。
【０１３０】
尚、本実施の形態では、非接触帯電のため、接触帯電時より高い電圧が必要で、所定の（ＡＣ＋ＤＣ）電圧を印加することで良好な結果を得ることができた。
【０１３１】
表６は、実施の形態２、実施の形態４、実施の形態５又は実施の形態６による各クリーニング装置１０，２０，２５，３０，３５と帯電装置６１との組合せ（但し、前記したように測定項目によっては、クリーニング装置１０，２０，２５，３０，３５だけの場合がある）による、５つ装置において、前記した実施の形態１における表１の実験と同様に、各実験項目での処理能力を比較評価したものである。
【０１３２】
実験項目としては、前記した実施の形態５の実験と同じ「クリーニング特性」、「単独での感光ドラム帯電性」、「耐久性」、「ＯＰＣ周期残像」、「感光ドラムの損傷」、「ドラムフィルミング」及び「帯電ローラ汚れ」の各項目である。
【０１３３】
【表６】

【０１３４】
表６の評価結果に示すように、本実施の形態６のクリーニング装置３５では、比較した他の構成例に比べ、感光ドラム５１の損傷が少ないことが確認できた。
【０１３５】
以上のように、実施の形態６のクリーニング装置によれば、前記した実施の形態２のクリーニング装置と同様の効果が得られる他、更に感光ドラムと半導電性樹脂コート層３７との非接触状態が確実に安定して確保できるため、長期にわたって、感光ドラム５１を傷つけることがなく安定した画像を提供できる。
【０１３６】
尚、本実施の形態６では、金属板３６の接合面に半導電性樹脂コート層３７を設けたが、これに限定されるものではなく、半導電性テープを用いてもよい。
【０１３７】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置によれば、予備帯電手段によって像担持体である感光ドラムの外周表面を、０Ｖ付近まで帯電電位の下がった状態から適当なレベルまで予備帯電させることができるため、その後段において、帯電手段による１回の帯電動作により所望の一定電位に帯電することが可能となる。これによって、ＯＰＣ周期残像のない良好な画像が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置に採用される実施の形態１のクリーニング装置１の要部構成を概略的に示す要部断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の画像形成装置に採用される実施の形態２のクリーニング装置１０の要部構成を概略的に示す要部断面図であり、（ｂ）は、その部分拡大図である。
【図３】本発明の画像形成装置に採用される実施の形態３のクリーニング装置１０の要部構成を概略的に示す要部断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の画像形成装置に採用される実施の形態４のクリーニング装置２０の要部構成を概略的に示す要部断面図であり、（ｂ）は、その部分拡大図である。
【図５】（ａ）は、本実施の形態４の別の実施例のクリーニング装置２５の要部構成を概略的に示す要部断面図であり、（ｂ）は、その部分拡大図である。
【図６】本発明の画像形成装置に採用される実施の形態５のクリーニング装置３０の要部構成を概略的に示す要部断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の画像形成装置に採用される実施の形態６のクリーニング装置３５の要部構成を概略的に示す要部断面図であり、（ｂ）は、（ａ）中の金属板３６の先端部を矢印Ｄ方向からかみた部分拡大斜視図である。
【図８】ＯＰＣ周期残像を発生することなく感光ドラム５１の外周表面５１ａを帯電する過程を示す説明図である。
【図９】従来の一般的なクリーニング装置を備えた画像形成装置５０の構成を概略的に示す要部側面図である。
【図１０】ＯＰＣ周期残像が発生する過程を示す説明図である。
【符号の説明】
１クリーニング装置、２金属支持体、２ａ傾斜面、３クリーニングブレード、３ａ片側部、３ｂエッジ部、４トナー受け、４ａ底辺端部、５専用電源、６トナー漏れ防止フィルム、１０クリーニング装置、１１クリーニングブレード、１１ａ片側部、１１ｂエッジ部、１２半導電性樹脂テープ、１５クリーニング装置、１６金属支持体、１６ａ傾斜面、１７ゴム層、１７ａ先端部、２０クリーニング装置、２１半導電性樹脂テープ、２５クリーニング装置、２６除電プレート、２７半導電性樹脂テープ、３０クリーニング装置、３１ブラシローラ、３２金属シャフト、３３半導電性繊維、３５クリーニング装置、３６金属板、３７半導電性樹脂コート層、３８保護フィルム、５０画像形成装置、５１感光ドラム、５１ａ外周表面、５２帯電ローラ、５２ａ金属シャフト、５２ｂローラ、５３ＬＥＤヘッド、５４トナー、５５現像ローラ、５６現像装置、５７トナー供給ローラ、５８転写ローラ、５９クリーニング装置、５９ａ金属支持体、５９ｂクリーニングブレード、５９ｃトナー受け、６０記録紙、６１帯電装置、６２専用電源、６３トナー搬送スパイラル。

Claims

所定方向に回転する像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記像担持体の回転方向において、前記帯電手段の上流側に配置され、前記像担持体の表面を予備帯電する予備帯電手段と、
該予備帯電手段に電圧を供給する電圧供給手段と
を有し、
前記予備帯電手段で帯電された状態の前記表面の電位をＶａとし、その後前記帯電手段で帯電された状態の前記表面の電位をＶｏとしたとき、
｜Ｖｏ｜−｜Ｖａ｜≦１００ｖ
となるように設定し、
前記予備帯電手段は、前記像担持体の前記表面に付着する残留トナーを除去するクリーニング手段に属し、
前記クリーニング手段が、
前記表面近傍に配置されて像担持体と略平行に延在する金属保持体と、
ゴム材で形成され、その一端に形成されたエッジ部が前記像担持体の前記表面に当接するように前記金属保持体に保持されたクリーニングブレードと、
該クリーニングブレードの保持部から、前記像担持体の回転方向において、前記クリーニングブレードの下流側に復元力が発生する状態で延在し、この復元力によって、前記表面に対向するよう付勢される対向面を有する弾性金属板と、
前記対向面に形成され、前記電圧供給手段によって所定の電圧が印加される半導電性樹脂層と、
前記対向面端部に配設され、前記半導電性樹脂層が前記表面と所定の間隔を形成するための保護フィルムと
を有することを特徴とする画像形成装置。