JP6492691B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１には、クリーニングブレードによるクリーニング部位の後であって１次帯電部位よりも前位置に、像保持体との摩擦帯電によってシリカ粒子とは逆極性に帯電する吸着部材を配設したクリーニング装置が開示されている。

特許文献２には、感光体に接触して配設された帯電ローラに、正帯電されるクリーニング部材と負帯電されるクリーニング部材とを接触配置し、機械的な回収とともに静電気的な異物回収を図るクリーニング装置が開示されている。

特開平３−４５９７９号公報 特開平６−２３０６５７号公報

本発明は、像保持体に接触するクリーニングブレードをトナーの外添剤が擦り抜けることによる画像の劣化を防止し、かつクリーニングブレードの、像保持体と接触する先端縁の部分に、外添剤ダムを安定的に形成する画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１は、
回転しながら、帯電、露光、および、外添剤を含むトナーによる現像を受けてトナー像を保持し該トナー像を転写する像保持体を備え、転写されたトナー像を用紙上に定着する画像形成装置であって、
前記像保持体の、トナー像転写後の領域に先端縁を接触させて該像保持体の転写後の残存物を掻き取るクリーニングブレードと、
前記クリーニングブレードを擦り抜けてきた外添剤を、前記像保持体の回転方向について帯電前の領域において回収する回収手段と、
前記回収手段により回収された外添剤を、前記像保持体の、前記クリーニングブレード先端縁の接触箇所よりも上流側であって、該クリーニングブレードと該像保持体との間に外添剤を保持する保持領域に返戻させる返戻手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項２は、
前記回収手段が、前記外添剤と引き合う極性に摩擦帯電されて該外添剤を静電気力で回収するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。

請求項３は、
前記返戻手段が、前記回収手段により回収された外添剤を該回収手段から前記像保持体上に吐き出させ、該像保持体を逆転させることにより、該外添剤を前記保持領域に返戻させるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置である。

請求項４は、
前記回収手段が、外添剤を封じ込めるケース内に前記クリーニングブレードとともに収容されたものであって、
前記返戻手段が、前記ケース内に、前記回収手段により回収された外添剤を前記保持領域に搬送する搬送手段と、
前記回収手段により回収された外添剤を該回収手段から該搬送手段に引き渡す引渡手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置である。

請求項１の画像形成装置によれば、外添剤の回収および返戻を行わない場合と比べ、画像劣化が防止され、かつ外添剤ダムが安定的に形成される。

請求項２の画像形成装置によれば、外部電源を使用して外添剤を回収する場合と比べ、コストが低減された簡易な構造で外添剤を回収することができる。

請求項３の画像形成装置によれば、外添剤を像保持体に吐き出して像保持体を正転させたまま保持領域に戻す場合と比べ、外添剤を効率的に戻すことができる。

請求項４の画像形成装置によれば、像保持体を逆転させる機能を備えることなく、外添剤を効率的に戻すことができる。

本実施の形態が適用されるカラー画像形成装置の概略構成図である。 クリーニング装置と外添剤回収手段の概念構成を示す断面図である。 外添剤回収手段の周辺を拡大して示した図である。 吐き出しモードにおける外添剤回収手段の動作説明図である。 吐き出しモードにおける外添剤回収手段の動作説明図である。 吐き出しモードにおける外添剤回収手段の動作説明図である。 検証実験結果を示した図である。 ランニング試験結果を示した図である。 本発明における第２の実施の形態を示す概略構成図である。 本第２実施の形態における吐き出しモードの説明図である 外添剤回収手段における第３の実施の形態を示す概略構成図である。 本第３の実施の形態における吐き出しモードの説明図である。 検証実験結果を示した図である。 第４実施の形態以降の実施の形態が、適用されるカラー画像形成装置の概略構成図である。 クリーニング装置と、そのクリーニング装置内に配設した外添剤回収手段と外添剤搬送手段の概念構成を示す断面図である。 外添剤回収手段９４の周辺を拡大して示した図で、外添剤回収手段９４の一例を示す概略構成図である。 図１５に示す終了の実施の形態の変形例を示した図である。 別例の外添剤搬送手段を備えたクリーニング装置を示した図である。 さらに異なる例の外添剤搬送手段を備えたクリーニング装置を示した図である。 本発明における第５の実施の形態を示す概略構成図である。 第５の実施の形態における外添剤回収手段６４の周辺を拡大して示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、カラー画像形成装置の概略構成図である。

この画像形成装置は、４連タンデム方式のフルカラー画像形成装置であって、上流側から順にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を出力する電子写真方式の、第１画像形成ユニット３０Ｙ、第２画像形成ユニット３０Ｍ、第３画像形成ユニット３０Ｃ、第４画像形成ユニット３０Ｋからなる４基の画像形成ユニット３０が順次に所定距離離間して並設されている。

なお、ここでは、色に無関係に共通する説明については色を区別するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号を省略し、「画像形成ユニット３０」と称する。他の構成要素についても同様である。 それぞれの画像形成ユニット３０には、表面に感光体層を有する像保持体としてのドラム状の感光体ドラム１と、この感光体ドラム１を一様に帯電する帯電装置２と、一様に帯電された感光体ドラム１に像光を照射して静電潜像を形成する露光装置３と、潜像にトナーを転移させてトナー像とする現像装置４と、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト８へ転写する１次転写ロール５と、転写後に感光体ドラム１に残留したトナーを除去するクリーニング装置６と、クリーニング装置６を擦り抜けた外添剤を回収する外添剤回収手段１４と、を備えている。ここで、中間転写ベルト８は、感光体ドラム１に接触する経路で周回可能に張架された無端状のベルトである。

このカラー画像形成装置はさらに、用紙トレイ２１に収容された記録紙Ｐを搬送する記録紙搬送機構２０と、記録紙Ｐ上のトナー像を定着する定着装置７とを備えている。

なお、トナーとしては、本実施の形態では、乳化重合法により製造されたものを使用している。ただし、本製造法に限らず、例えば懸濁重合法、懸濁造粒法、溶解懸濁法、混練粉砕法等により製造されたものでもよい。トナーの粒径は画質に大きな影響を与え粒径が小さいほど画質は向上するが、小さくなると現像性が低下したり取扱いが難しくなったりするので、平均粒径３μｍ以上１０μｍ以下のものが望ましい。また、トナーには帯電制御剤や転写助剤として平均粒径１０〜１５０ｎｍ程度のシリカやチタニアが適量外添される。ここで使われているトナーは、特にクリーニング性や転写維持性を確保するために比較的大粒径のシリカを外添しており、具体的には個数平均粒径が１００〜１５０ｎｍのシリカを外添している。なお、個数平均粒径はＪＩＳ Ｚ ８９０１に基づき顕微鏡法による円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）で求めており、顕微鏡としては走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いている。

中間転写ベルト８は、１次転写ロール５と、回転駆動されるドライブロール９と、張力を調整するテンションロール１０と、バックアップロール１１とに掛け回されている。用いられる中間転写ベルト８は、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、フッ素系樹脂などの樹脂材料に、カーボンやイオン導電物質などの導電性付与のための物質を分散させ、表面抵抗率を１０¹⁰〜１０¹²Ω／□程度（測定電圧：１００Ｖ）に調整して形成されている。また、中間転写ベルト８を挟んでバックアップロール１１と対向する位置には、記録紙搬送機構２０によって搬送される記録紙Ｐ上に中間転写ベルト８上のトナー像を転写する２次転写ロール１２が設けられている。また、２次転写ロール１２によって記録紙Ｐ上にトナー像を転写した後に、中間転写ベルト８上に残留するトナーを除去するトナー除去装置１３を備えている。

記録紙搬送機構２０は、ピックアップロール２２と、搬送ロール２３及び搬送ベルト２４と、その搬送移動経路を案内するペーパーガイド２６，２７と、排紙ロール２５と、排紙トレイ２８等から成る。そして、用紙トレイ２１に収容された記録紙Ｐを、２次転写ロール１２とバックアップロール１１とが中間転写ベルト８を挟んで対向する２次転写位置へ、２次転写位置から定着装置７へ、定着装置７から排紙トレイ２８へと搬送駆動する。

このカラー画像形成装置は、下記のごとく作用してカラーの画像形成を行う。

上述した第１〜第４画像形成ユニット３０は、略同一の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト８の走行方向上流側に配設されたイエロー画像を形成する第１画像形成ユニット３０Ｙについて代表して説明する。なお、第１画像ユニット３０Ｙと同一の機能を有する部材に、イエロー（Ｙ）の代わりに、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）を付した同一参照符合を付すことにより、第２〜第４画像形成ユニット３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの説明を省略する。

第１画像形成ユニット３０Ｙは、像担持体として作用する感光体ドラム１Ｙを有している。感光体ドラム１Ｙの周囲には、感光体ドラム１Ｙの、矢印Ａで示す回転方向に順に、感光体ドラム１Ｙの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置２Ｙ、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線によって露光して静電潜像を形成する露光装置３Ｙ、帯電したトナーを供給して前記静電潜像を現像する現像装置４Ｙ、現像したトナー像を中間転写ベルト８上に転写する１次転写ロール５Ｙ、及び、１次転写後に感光体ドラム１Ｙの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置６Ｙが配設されている。なお、１次転写ロール５Ｙは、中間転写ベルト８の内側に配置され、感光体ドラム１Ｙに対向した位置に設けられている。さらに、各１次転写ロール５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋには、１次転写バイアスを印加するバイアス電源（図示せず）がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各１次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。

以下、第１画像形成ユニット３０Ｙにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。感光ドラム１Ｙは矢印Ａ方向に回転しており、まず、帯電装置２Ｙによって感光体ドラム１Ｙの表面が−６００Ｖ〜−８００Ｖ程度の電位に帯電される。帯電装置としてはスコロトロン以外に固体放電器やロール形状、ブレード形状などの、接触あるいは非接触帯電装置を用いてもよい。感光体ドラム１Ｙは、導電性の金属製基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、電荷発生層と電荷輸送層が順次積層された機能分離型で、通常は高抵抗であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体ドラム１Ｙの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置３によりレーザ光線が出力される。レーザ光線は、感光体ドラム１Ｙの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電潜像が感光体ドラム１Ｙの表面に形成される。なお、上記感光体ドラムの直径は２０〜１００ｍｍの範囲が好ましい。静電潜像とは、帯電によって感光体ドラム１Ｙの表面に形成される像であり、レーザ光線によって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体ドラム１Ｙの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線が照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。このようにして感光体ドラム１Ｙ上に形成された静電潜像は、感光体ドラム１Ｙの回転により所定の現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体ドラム１Ｙ上の静電潜像が、現像装置４Ｙによって可視像（トナー像）化される。

現像装置４Ｙ内には、乳化重合法により製造された平均粒径５．８μｍのイエロートナーが収容されている。イエロートナーは、現像装置４Ｙの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体ドラム１Ｙ表面の帯電荷と同極性（−）の電荷を有している。感光体ドラム１Ｙの表面が現像装置４Ｙを通過していくことにより、感光体ドラム１Ｙ表面の除電された潜像部にのみイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。感光体ドラム１Ｙは、引き続き回転し、感光体ドラム１Ｙ表面に形成されたトナー像が１次転写位置へ搬送される。感光体ドラム１Ｙ表面のイエロートナー像が１次転写位置へ搬送されると、１次転写ロール５Ｙに１次転写バイアスが印加され、感光体ドラム１Ｙから１次転写ロール５Ｙに向う静電気力がトナー像に作用し、感光体ドラム１Ｙ表面のトナー像が中間転写ベルト８表面に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性（−）とは逆極性（＋）であり、例えば第１画像形成ユニット３０Ｙでは制御部（図示せず）によって＋２０〜３０μＡ程度に定電流制御されている。一方、感光体ドラム１Ｙ表面の転写残トナーは、クリーニング装置６Ｙによりクリーニングされる。第２画像形成ユニット３０Ｍ以降の１次転写ロール５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに印加される１次転写バイアスも前記と同様に制御されている。こうして、第１画像形成ユニット３０Ｙにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト８は、矢印Ｂ方向に周回移動しながら第２〜第４画像形成ユニット３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋを順次通過して搬送され、各色のトナー像が順次に重なるように多重転写される。第１〜第４画像形成ユニットを通して全ての色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト８は、矢印Ｂ方向にさらに移動し、その中間転写ベルト８上に多重転写されたトナー像を、中間転写ベルト８内面に接するバックアップロール１１と中間転写ベルト８の像保持面側に配置される２次転写ロール（転写手段）１２とから構成された２次転写部へと搬送する。一方、記録紙Ｐが、供給機構を介して２次転写ロール１２と中間転写ベルト８との間に、その中間転写ベルト８上のトナー像とタイミングを合わせて給紙され、２次転写バイアスが２次転写ロール１２に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性（−）とは逆極性（＋）であり、中間転写ベルト８から記録紙Ｐに向う静電気力がトナー像に作用し、中間転写ベルト８上のトナー像が記録紙Ｐに転写される。なお、この際の２次転写バイアスは２次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段（図示せず）により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、定電圧で制御されている。その後、記録紙Ｐは定着装置７へと送り込まれトナー像が加熱および加圧され、色重ねされたトナー像が溶融されて、記録紙Ｐ表面へ永久定着される。カラー画像の定着が完了した記録紙Ｐは、排紙トレイ２８へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了する。

ここで、図１に示すカラー画像形成装置のクリーニング装置６には、クリーニングブレード６０（例えば図２参照）が使われている。このクリーニングブレード６０は構成が簡易で小型・低コストであり、クリーニング性能・信頼性等に優れていることから、今日では低速機から高速機まで最も幅広く実用化されているクリーニング方式である。

ただし、このクリーニングブレード６０はトナー粒子を除去する能力には優れているが、トナーの外添剤を除去する能力に優れているとは必ずしも言えない。トナーの表面に添加する外添剤は粒径が小さいため、ブレードの掻き取り力が低い場合、ブレードをすり抜けてしまうことがあるからである。

外添剤としてシリカがよく用いられており、帯電性や転写性など外添剤としての機能が優れているために現在製品に使用されているほとんどすべてのトナーに外添されている。しかし、現像器内で撹拌されるうちにトナーから脱離したシリカや、元々トナーから遊離しているシリカは感光体表面に移行し付着しやすい。

感光体に付着したシリカは粒径が小さく比較的強固に付着しているため、ブレードによる掻き取り力ではクリーニングできず、クリーニングブレード６０の、感光体ドラム１との接触部分であるブレードニップを通過してしまうことがある。ブレードをすり抜けたシリカは帯電部を通過する際にマイナスの電荷が付与されて現像部に到達するが、電荷付与により帯電したシリカ粒子は現像装置４との間に作用するスキャベンジ力によって取り除かれるため、感光体表面電位が変化する現象が起こる。特に、連続プリント時など繰り返し同じ部位に画像形成され、このような帯電シリカが蓄積すると、いわゆる連続プリントゴーストが発生する。この連続プリントゴーストは、詳細な調査をした結果、画像状に多量の外添剤がすり抜けるため発生することがわかった。

また、ブレードをすり抜けたシリカなどの外添剤は、帯電器に付着して帯電不良の要因になり、その結果画像劣化を起こすといった問題もあった。この現象は帯電器として接触型の帯電装置を使用したときに顕著に発生する。

一方、ブレードプレニップ（ブレードニップの上流側にありニップの近傍領域）にはトナーや外添剤が一定量溜まっている領域があり、これらの粒子がダムのような働きをして同サイズの粒子がすり抜けるのを防ぐため、外添剤がすり抜けないようにするためには、プレニップの最先端部に外添ダムが形成されている必要がある。プレニップの最先端部に外添ダムが形成されるのは、ダム内の移動や撹拌により粒度偏析が起こるからである。このような外添ダムは、すべての外添剤のすり抜けを防ぐわけではないが、ブレード姿勢を安定した状態に保つための重要な役割を果たす。

したがって、外添剤がすり抜けてしまった場合でも外添ダムが枯渇しないようにするために、ブレードプレニップには常に外添剤を供給する必要がある。

以下に説明するように、本実施の形態によれば、外添剤が画像状にすり抜けて発生する連続プリントゴーストの問題を解決し、ブレードをすり抜けた外添剤が帯電器に付着して起こる画像劣化を防止し、さらに、ブレードプレニップに安定して外添剤ダムを形成することができる。

次に、クリーニング装置６と本実施の形態の主要部分である外添剤回収手段について詳細に説明する。

図２は、第１の実施形態における、クリーニング装置と外添剤回収手段の概念構成を示す断面図である。また、図３は、その第１の実施形態における外添剤回収手段の周辺を拡大して示した図である。

クリーニング装置６は、感光体ドラム１に近接して配置され、感光体ドラム１と対向する側に開口するクリーナハウジング６４を備えている。クリーナハウジング６４の下側の開口端部にはシール部材６５が固定されている。シール部材６５は、感光体ドラム１とクリーナハウジング６４との間の隙間をほぼ塞ぎ、クリーニング装置６内に収容された廃トナー等が外部へ漏れたり飛散したりするのを防ぐ。シール部材６５には、例えば、厚さ０．１ｍｍの熱可塑性ポリウレタンフィルムが用いられる。

クリーナハウジング６４の内部には、シール部材６５よりも感光体ドラム１の回転方向（図中矢印Ａで示す）下流側に、クリーニング部材としてのクリーニングブレード６０が配設されている。また、クリーナハウジング６４内の下部には、オーガ６３が配設されている。

クリーニングブレード６０は、弾性素材によって所定厚さの板状に形成されている。ブレード材料には耐摩耗性、耐欠け性、耐クリープ性など機械的性質に優れる、例えば熱硬化型ポリウレタンゴムが使用される。なお、ブレードの素材はウレタンゴムに限られるものではなく、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム等の機能性ゴム材が用いられる。また、クリーニングブレード６０は板金６１に接着されており、止めネジ６２によりクリーナハウジング６４に固定され、その先端エッジ部を感光体ドラム１の表面に当接させて設けられている。

本実施の形態におけるブレード加圧方式は、構造が簡単で低コストの定変位方式を採用しており、例えば、加圧力は３９．２Ｎ／ｍ（４ｇｆ／ｍｍ）に設定される。ただし、ブレード加圧方式は定変位方式に限られるものではなく、当接圧の経時変化がほとんどない定荷重方式を用いてもよい。

このような構成のクリーニング装置６では、図２に示すように、感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーＴは、シール部材６５の前をそのまま通過した後、クリーニングブレード６０によって掻き取られる。クリーニングブレード６０で掻き取られたトナーはクリーナハウジング６４に一旦収容された後、最終的にオーガ６３によってクリーニング装置６の側方（図２の紙面に垂直な方向）外部に搬送・排出される。なお、このクリーニング装置６は、少なくとも感光体ドラム１と一体のユニット（プロセスカートリッジ）として構成されており、ユニットの状態で画像形成装置に着脱可能となっている。

さて、このようなクリーニング装置６において、クリーニングブレード６０の先端部が感光体ドラム１との摺擦で摩耗したり、感光体ドラム表面の摩擦係数が高い場合などにクリーニングブレード先端部が不規則に変形したりして塞き止め力が低下すると、粒径の小さい外添剤はブレードからすり抜けやすくなる。特に、外添剤として使用されているシリカは粒径が小さく、ファンデルワールス力などで感光体表面に強固に付着しているためブレードによる掻き取り力ではクリーニングできず、ブレードニップをすり抜けやすい。このすり抜けを防止するために有効に作用するのが、図２に示した外添ダムＡＤであり、外添ダムＡＤはクリーニングブレードプレニップの最先端に形成される。また、同様にトナーのすり抜けに寄与するのがトナーダムＴＤである。前述したように、このようなダムの働きにより同サイズの粒子がすり抜けるのを防ぐため、外添剤のすり抜けもわずかに抑えることができる。しかし、連続プリント時のように多量の外添剤がクリーニング領域に到達した場合は、連続プリントゴースト（前の画像の残像が後の画像上にうっすらあらわれる画像欠陥）の発生を抑えることが困難になる。

そこで、このような問題を回避するため、本実施の形態による画像形成装置では外添剤回収手段１４が設けられている。外添剤回収手段１４は、クリーニングブレードをすり抜けた外添剤、特にシリカを回収するためのものである。これは、比較的粒径の大きいシリカが連続プリントゴーストや画質劣化の要因になりやすいからである。
図３は、外添剤回収手段の周辺を拡大して示した図で、外添剤回収手段の一例を示す概略構成図である。本実施の形態の外添剤回収手段１４はロール形状であり、金属製の芯金１４１に回収層１４０を形成したものである。本実施の形態では芯金の径は１０ｍｍ、回収層の厚さは５ｍｍのものを使用した。なお、本実施の形態では固体形状の回収層を使用しているが、スポンジ形状（多孔体）やブラシ形状など、任意の形態の部材が回収層として使用できる。

外添剤回収手段１４の表面には、外添剤回収手段の表面と摺擦して帯電させる摩擦帯電手段１５、１６が接触している。摩擦帯電手段１５は外添剤回収手段の表面をマイナス帯電させるもので、摩擦帯電手段１６は外添剤回収手段の表面をプラス帯電させるものである。本実施の形態の摩擦帯電手段１５は回転ブラシであり、金属製の芯金１５１にブラシ部１５０を接着した構成で、ブラシ部１５０は、ナイロン繊維を基布に植毛したものである。本実施の形態では、芯金の径は５ｍｍ、ブラシのパイルハイトは３．５ｍｍのものを使用した。この摩擦帯電手段１５は、外添剤飛散部防止する飛散防止ハウジング１５３を備えている。

また、本実施の形態の摩擦帯電手段１６には固定ブラシを使用し、ブラシ部１６０とベース部材１６１で構成されている。ブラシ部１６０は、繊維を基布に植毛したものである。本実施の形態では、回転方向のブラシ幅は１０ｍｍ、パイルハイトは６．５ｍｍ、ベース部材１６１は２ｍｍ厚の金属板を使用した。なお、本実施の形態ではブラシを使用しているが、固体形状、スポンジ形状など、任意の形態の部材が摩擦帯電部材として使用できる。

回収層１４０の材料は、シリカより帯電列がプラス側にある材料で構成され、具体的には、ウレタンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチレンゴム、多硫化系ゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴムなどの合成ゴム、天然ゴムなどが使用でき、比較的高硬度で摩擦係数が高くないものがよい。また、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタンなどのプラスチック材料も使用できる。さらに、ガラスはプラスの帯電性が強いため好適である。

摩擦帯電手段１５の材料は、上記外添剤回収手段の回収層の材料より帯電列がプラス側にある材料から選択される。また、摩擦帯電手段１６の材料は、上記外添剤回収手段の回収層の材料より帯電列がマイナス側にある材料から選択される。これら帯電列がプラス側にある材料とマイナス側にある材料とそれぞれ摺擦することにより、マイナス側にもプラス側にも摩擦帯電することができる。具体的な例として、回収層の材料としてポリエステル樹脂を使用すると、摩擦帯電手段１５の材料としてナイロン繊維やレーヨン繊維など、摩擦帯電手段１６の材料としてポリエチレン繊維やアクリル繊維などを使用することができる。これらの材料選択は、以下の関係を満たせばよく、記述した材料に限定されるものではない。

帯電列プラス傾向： 摩擦帯電手段１５の材料 ＞ 外添剤回収手段１４の材料
帯電列マイナス傾向： 摩擦帯電手段１６の材料 ＞ 外添剤回収手段１４の材料
なお、それぞれの材料は帯電列の中で、より離れている材料を選択する方が良好な帯電を行うことができる。

本実施の形態の回収層１４０にはポリエステル樹脂を使用し、摩擦帯電手段１５の材料にはナイロン繊維ブラシ、摩擦帯電手段１６の材料にはポリエチレン繊維ブラシを使用した。

本実施の形態の外添剤回収手段は、図３に示すように回収層１４０の表面は感光体ドラム１の表面と非接触になるように支持されている。このように非接触にすることで、外添剤回収手段は、感光体ドラム表面と摺擦して摩擦帯電することはないので、感光体ドラムの表面材料が何であっても影響を受けることはなく、所望の極性に帯電させることができる。また、非接触部のギャップは小さいほどシリカの回収効率が高くなるので好ましいが、ギャップ設定には機械公差の限界があるので、最接近位置でのギャップが０．１〜０．５ｍｍ程度に設定するのが適当である。

さて、本実施の形態の画像形成装置においては、回収モードと吐き出しモードの２つのモードをもっている。まず回収モードについて図３を用いて説明する。本実施の形態の外添剤回収手段１４は、駆動系（不図示）により回転可能となっており、図３に示すように矢印Ｃで示す反時計方向に回転する。外添剤回収手段が回転することにより、摩擦帯電手段１６との摺擦で回収層１４０はプラスに帯電する。回転速度は摩擦帯電性能と回収性能、及び機械性能などを考慮して適度な周速度になるように設定する必要があり、本実施の形態では感光体ドラム周速の０．５〜２．５倍程度に設定するのが適当である。遅過ぎると帯電性能が不十分になり、速過ぎると駆動モーターが過負荷になったり外添剤回収手段１４が振動したりするなどの問題が発生するためである。一方、シリカはマイナスに帯電する傾向が強く、図３に示すように、ブレードをすり抜けたシリカＡ１はマイナスに帯電しているため、微小ギャップを通過する間に静電気力を受けて空隙を飛翔し（Ａ２部参照）、外添剤回収手段１４に吸着し回収される。回収されたシリカは摩擦帯電手段１５が接触している領域を通過するが、摩擦帯電手段１５は、外添剤回収手段１４と同一の周速度で、矢印Ｄで示す時計方向に回転しており、摺擦力がほとんど作用しないため、回収層１４０は摩擦帯電されずにプラス電荷を保持し、シリカを吸着したまま通過する。なお、厳密には、ブラシ先端が不規則に動くことでわずかな摺擦力を受けるがその際発生する電荷は微小なので無視することができる。

次に、吐き出しモードについて説明する。

図４〜図６は、吐き出しモードにおける外添剤回収手段の動作説明図である。

まず図４に示すように、このモードの初めには、感光体ドラム１は停止している。摩擦帯電手段１５は矢印Ｄで示す反時計方向に回転し回収層１４０の表面はマイナスに帯電するため、マイナスに帯電しているシリカは回収層１４０表面から反発力を受けリリースされる。リリースしたシリカはブラシ回転により発生した気流の流れに沿って感光体ドラム１の方向に飛び、感光体ドラム１の表面に付着する（Ａ３部参照）。シリカの一部はクラウド状態になるが、飛散防止ハウジング１５３があるため周囲に飛び散ることなく捕集される。

次の動作として、図５に示すように、感光体ドラム１は、通常とは異なる矢印Ａ’方向に逆回転し、感光体ドラム表面に付着したシリカは、上流側にあるクリーニングブレード６０があるところに到達する。感光体ドラムを逆回転させると、クリーニングブレード６０は所謂ウィズ当接になるので腹当たりした状態になり、塞き止め力が著しく低下して外添剤のような微小な粒子はブレードニップを容易にすり抜けてブレードプレニップＡ４に到達する。そして、次の動作として、図６に示すように、感光体ドラム１を通常の回転方向（Ａ方向）に回転（順回転）させると、クリーニングブレードは所謂アゲインスト当接になり、塞き止め力が高い状態になるので外添剤のような微小な粒子でも塞き止められ、外添ダムが再形成される。

なお、吐き出しモードのタイミングは、印刷ジョブの前後や印刷ジョブを停止して空回し（調整・補正・清掃など）しているときに入れたり、適当な枚数を出力する毎に入れたりするのが好ましい。

また、外添剤がブレードニップをすり抜けやすくするために、感光体ドラム表面へのクリーニングブレードの加圧を一時的に解除するリトラクト機構を設けてもよい。

ここで、外添剤をブレードプレニップに再供給すると良い理由を述べる。

前述したようにブレードプレニップにはトナーや外添剤が一定量溜まっている領域があり、これらの粒子がダムのような働きをして同サイズの粒子がすり抜けるのを防ぐ。したがって、外添剤がすり抜けないようにするためには、プレニップの最先端部に外添ダムが形成されている必要がある。前述したように、外添剤は粒度偏析によりプレニップの最先端部に溜まる傾向があるが、感光体ドラム表面に付着した外添剤は感光体ドラムの回転により運ばれ、粒径がトナーと比較して１／１０以下（小径外添剤は１／１００以下）なのでトナーダムをすり抜けて容易にブレードニップ最先端部に到達する。したがって、ブレードプレニップに再供給された外添剤は最先端部に素早く到達し外添ダムを形成する。

この外添剤ダムの役割については、本発明者が透明な感光体ドラムを利用して外添ダムを高倍率で可視化して観察したり、外添処方を変えたトナーを試作して実機評価を実施したりして鋭意検討を重ねた結果、ブレード姿勢の安定化に対して非常に重要な役割をしていることがわかった。これは、外添ダムから供給された外添剤が均一かつ適度にすり抜けることでコロ的な作用を行い、実質的にブレードと感光体表面との摩擦を低減するためと考えられる。すなわち、摩擦力が不均一に働いてブレードが感光体に所々強く引っ張られることがないためである。その結果、外添剤やトナー、その他の異物などに対するクリーニング性が向上する。そして、ブレードをすり抜けたシリカなどの外添剤やトナーが帯電器に付着して帯電不良の要因になり画像劣化を起こす、といった問題を防止することができる。また摩擦低減の結果、ブレード摩耗は低減し、感光体摩耗も低減するので、装置のロングライフ化に大きく寄与する。

このような理由から、外添剤がすり抜けてしまった場合でも外添ダムが枯渇しないようにするために、ブレードプレニップには常に外添剤を供給する必要がある。本発明のように外添剤をブレードプレニップに再供給することで外添ダムをすぐに再生できるばかりでなく、エリアカバレッジ（面積率）が低い画像を連続的に印字した場合でも、外添剤が不足して外添ダムが枯渇する心配はなくなる。また、感光体軸方向にエリアカバレッジが異なる画像を連続的に印字した場合でも、外添剤が不足する領域ができる心配はない。特にプロセス方向に画像部と非画像部が混在する画像を印字する場合でも、非画像部で外添ダムが枯渇する心配はない。

また、外添剤の添加量は、元々遊離したりトナーから脱離したりして外添ダムとしてクリーニング性に寄与する分も考慮して決定されるので、本発明のように再利用すると添加量を低減できるため、トナーコストを低減し装置のランニングコストを低減することもできる。

さらに、従来の画像形成装置では、プレニップの外添ダムを有効に機能させるため、外添剤が不足するのを防止する目的で、いわゆる「トナーバンド」という画像を現像してブレードプレニップに送り込む動作を一定のインターバルで行っていたが、本発明によれば、このような動作が不要になるメリットもある。したがって、この点でも低ランニングコスト化に寄与する。

このように、外添剤をブレードプレニップに再供給することにより、長期にわたって安定して外添ダムを形成することが可能になり、長期にわたり高信頼の画像形成装置を提供することができる。

次に、本実施の形態の効果を確認するため実施した検証実験について述べる。

検証実験には富士ゼロックス製オンデマンド印刷機ＤｏｃｕＣｏｌｏｒ８０００を使用し、クリーニング装置に図２のような構成で外添剤回収手段を付加した場合と付加しない場合（従来例）とを比較評価した。

評価方法は、ゴースト評価チャートを連続５０枚プリントし、プリント前の明度Ｌ^*を基準としたときの５０枚目のゴーストレベルを明度差ΔＬ^*で評価した。

図７は、検証実験結果を示した図である。

図７において明度差ΔＬ^*の値は小さいほどゴーストレベルが良好なことを示している。図７から、外添剤回収手段を付加しない（従来例）ケースではΔＬ^*の値は２．０で連続プリントゴーストの発生が見られたのに対して、外添剤回収手段を付加した本実施の形態では、明度差ΔＬ^*の値は０．０５にまで低減し、連続プリントゴーストが認識されないレベルまで改善することがわかった。

また、外添剤回収手段の改善効果に関し、その維持性を確認するためランニング試験を行った。

図８は、ランニング試験結果を示した図である。

ランニングしたトータルサイクル数（感光体ドラムの回転総数）は１００，０００サイクルである。１０，０００サイクル毎に上記と同様にゴースト評価を行った結果、図８に示すように明度差ΔＬ^*の値は０．０５〜０．１０で推移し、測定バラツキを考慮すれば変化していないと判断することができ、本外添剤回収手段の維持性が確認された。

図９は、本発明における第２の実施の形態を示す概略構成図である。本実施の形態における外添剤回収手段は、第１の実施の形態とは摩擦帯電手段が異なるが、基本的な構成は同様である。すなわち、第１の実施の形態では固定ブラシであった摩擦帯電手段１６が、回転ブラシの摩擦帯電手段１８に置き換わっており、摩擦帯電手段１８が外添剤回収手段の表面をマイナス帯電させるもので、摩擦帯電手段１７が外添剤回収手段の表面をプラス帯電させるものである点が異なる。摩擦帯電手段１７，１８は摩擦帯電手段１５と同様の回転ブラシであり、具体的には、それぞれ金属製の芯金１７１，１８１にブラシ部１７０，１８０を接着した構成である。ブラシ部１７０はポリエチレン繊維を基布に植毛したものであり、ブラシ部１８０はナイロン繊維を基布に植毛したものである。本実施の形態では、芯金１７１，１８１の径は５ｍｍ、ブラシ部１７０，１８０のパイルハイトは３．５ｍｍのものを使用した。なお、本実施の形態ではブラシを使用しているが、固体形状、スポンジ形状など、任意の形態の部材が摩擦帯電部材として使用できる。

次に、本実施の形態における回収モードと吐き出しモードについて説明する。まず回収モードについて図９を用いて説明する。本実施の形態の外添剤回収手段１４は、駆動系（不図示）により回転可能となっており、反時計方向（矢印Ｃ方向）に回転する。また、摩擦帯電手段１７も別な駆動系（不図示）により矢印Ｅで示す時計方向に回転しており、外添剤回収手段１４とは異なる周速度で回転している。周速度差をもって回転することにより、摩擦帯電手段１７との摺擦で回収層１４０はプラスに帯電する。この周速度差は摩擦帯電性能と回収性能、及び機械性能などを考慮して適度な周速度差になるように設定する必要があり、本実施の形態では外添剤回収手段１４の周速の０．５〜２．５倍程度に設定するのが適当である。遅過ぎると帯電性能が不十分になり、速過ぎると回収した外添剤が周囲に飛散したり、駆動モーターが過負荷になったりするなどの問題が発生するためである。なお、ある程度の飛散は免れないため、それを防止するため飛散防止ハウジング１７３が設けてある。

一方、シリカはマイナスに帯電する傾向が強く、図９に示すように、ブレードをすり抜けたシリカＡ１はマイナスに帯電しているため、微小ギャップを通過する間に静電気力を受けて空隙を飛翔し（Ａ２部参照）、外添剤回収手段１４に吸着し回収される。回収されたシリカは摩擦帯電手段１８が接触している領域を通過するが、摩擦帯電手段１８は外添剤回収手段１４と同一の周速度で矢印Ｆで示す時計方向に回転しており、摺擦力がほとんど作用しないため、回収層１４０は摩擦帯電されずにプラス電荷を保持し、シリカを吸着したまま通過する。なお、厳密には、ブラシ先端が不規則に動くことでわずかな摺擦力を受けるがその際発生する電荷は微小なので無視することができる。また、万一シリカが飛散した場合でも周囲に飛び散らないように、飛散防止ハウジング１８３を設けてある。

図１０は、本第２実施の形態における吐き出しモードの説明図である。

ここでは、この図１０を用いて吐き出しモードの初めに行う外添剤の吐き出し動作について説明する。図１０に示すように、この吐き出しモードでは、感光体ドラム１は停止している。外添剤回収手段１４は、回収モードのときとは逆の方向である、矢印Ｃ’で示す時計方向に回転する。摩擦帯電手段１８は回収モードのときと同一の時計方向に回転し、回収層１４０の表面はマイナスに帯電するため、マイナスに帯電しているシリカは回収層１４０表面から反発力を受けリリースされる。リリースしたシリカはブラシ回転により発生した気流の流れに沿って感光体ドラム方向に飛び、感光体ドラムの表面に付着する（Ａ６部参照）。シリカの一部はクラウド状態になるが、飛散防止ハウジング１８３があるため周囲に飛び散ることなく捕集される。

また、摩擦帯電手段１７は、回収モードのときとは異なる、矢印Ｅ’で示す反時計方向に回転し、外添剤回収手段１４と同一の周速度で回転しているため摺擦力がほとんど作用せず、回収層１４０は摩擦、帯電されずにマイナス電荷を保持する。吐き出しモードのこれ以降の動作については、第１の実施の形態とまったく同様のため詳細は省略するが、最終的にクリーニングブレードの先端に到達して、外添ダムが再形成される。

本実施の形態では、摩擦帯電手段１８が回転ブラシなので摺擦力がアップし、良好な摩擦帯電が可能になる。

本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に富士ゼロックス製オンデマンド印刷機ＤｏｃｕＣｏｌｏｒ８０００を使用してトータルサイクル数１０００００サイクルの検証実験を行った。

その結果、明度差ΔＬ^*の値は０．０５〜０．１で推移し、長期にわたり連続プリントゴーストの発生を防止できることを確認した。

図１１は、外添剤回収手段における第３の実施の形態を示す概略構成図である。本実施の形態における外添剤回収手段が第１、第２の実施の形態と異なるのは、外添剤回収手段１９の表面が、感光体ドラムの表面と接触していることである。また、本実施の形態の外添剤回収手段１９はブラシ形状であり、金属製の芯金１９１に回収層としてのブラシ部１９０を接着したものである。なお、本実施の形態では外添剤回収手段としてブラシ形状のものを使用しているが、その形態に限定されるわけではなく、例えば金属製の芯金の表面に回収層を形成し、回収層として固体形状やスポンジ形状（多孔体）のものを用いたロール形状の外添剤回収手段など、外添剤が回収できるものであれば他の形態の手段でも使用することができる。

外添剤回収手段１９を構成するブラシ部１９０の材料は、感光体ドラムの表面材料より帯電列がプラス側にある材料で構成されている。本実施の形態では、感光体ドラムの表面材料はポリカーボネート樹脂を使用しているので、ブラシ部１９０の材料は、ポリカーボネート樹脂より帯電列がプラス側にある材料で構成されている。具体的には、ブラシ部１９０の材料として、ナイロン繊維やレーヨン繊維などの合成繊維、ガラス繊維、羊毛などの獣毛、などが使用できる。

外添剤回収手段の材料選択は、以下の関係を満たせばよく、記述した材料に限定されるものではない。

帯電列プラス傾向： ブラシ部の材料 ＞ 感光体ドラム表面の材料
なお、それぞれの材料は帯電列の中で、より離れている材料を選択する方が良好な帯電を行うことができる。

本実施の形態の外添剤回収手段１９のブラシ部１９０の材料には、ナイロン繊維ブラシを使用した。ブラシ部１９０はナイロン繊維を基布に植毛したものであり、本実施の形態では、芯金１９１の径は１０ｍｍ、ブラシ部１９０のパイルハイトは５ｍｍのものを使用した。

本実施の形態の外添剤回収手段１９は、図１１に示すように、そのブラシ部１９０表面が感光体ドラム１の表面と接触するように支持されている。また、本実施の形態の外添剤回収手段は駆動系（不図示）により回転可能となっており、矢印Ｇで示す時計方向に回転する。外添剤回収手段が回転することにより、感光体ドラム表面との摺擦で、ブラシ部１９０はプラスに帯電する。回転速度は摩擦帯電性能と回収性能、及び機械性能などを考慮して適度な周速度になるように設定する必要がある。本実施の形態では感光体ドラム周速の０．１〜０．２倍程度に設定している。

また、外添剤回収手段１９のブラシ部１９０には、そのブラシ部１９０と摺擦して帯電させる摩擦帯電手段２０が接触しており、摩擦帯電手段２０はブラシ部１９０の表面をマイナス帯電させる。本実施の形態の摩擦帯電手段２０はロール形状であり、金属製の芯金２０１に表面層２００を形成したものである。芯金２０１の径は５ｍｍ、表面層２００の厚さは３．５ｍｍ、表面層２００の材料にはポリアセタール（ＰＯＭ）を使用した。なお、本実施の形態では固体形状の表面層を使用しているが、スポンジ形状（多孔体）やブラシ形状など、任意の形態の部材が表面層として使用できる。また、摩擦帯電手段２０の材料は記述したものに限定されるわけではなく、ブラシ部１９０の表面材料より摩擦帯電系列がプラス側にあればよい。例えば、本実施の形態のようにナイロン製のブラシ部１９０を使用した場合であれば、摩擦帯電手段２０の材料としてガラス、石英、ガラス繊維や羊毛などの獣毛が使用できる。

次に、本実施の形態における回収モードと吐き出しモードについて説明する。まず回収モードについて図１１を用いて説明する。シリカはマイナスに帯電する傾向が強く、クリーニングブレードをすり抜けたシリカＡ１はマイナスに帯電している。したがって、外添剤回収手段１９が感光体ドラム１と対向している位置を通過するとき、感光体ドラム１の表面との摺擦でプラスに摩擦帯電している外添剤回収手段１９のブラシ部１９０は、マイナスに帯電しているシリカを静電気力により吸着して回収する（Ａ５参照）。なお、この際、ブラシ部１９０による機械的な掻き取り力も作用しておりシリカも機械的に掻き取られるが、回収時に主として作用しているのは静電気力である。

図１２は、本第３の実施の形態における吐き出しモードの説明図である。ここでは、この図１２を用いて吐き出しモードの初めに行う外添剤の吐き出し動作について説明する。

図１２に示すように、この吐き出しモードでは、感光体ドラム１は停止している。外添剤回収手段１９は、回収モードのときとは逆の方向である、矢印Ｇ‘で示す反時計方向に回転する。摩擦帯電手段２０は回収モードのときと同一の、矢印Ｈで示す反時計方向に回転し、ブラシ部１９０の表面はマイナスに帯電するため、マイナスに帯電しているシリカはブラシ部１９０表面から反発力を受けリリースされる。リリースしたシリカはブラシ回転により発生した気流の流れに沿って感光体ドラム１の方向に飛び、感光体ドラム１の表面に付着する（Ａ６部参照）。シリカの一部はクラウド状態になるが、飛散防止ハウジング２０２があるため周囲に飛び散ることなく捕集される。吐き出しモードのこれ以降の動作については、第１の実施の形態とまったく同様のため詳細は省略するが、最終的にクリーニングブレードの先端に到達して、外添ダムが再形成される。
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に富士ゼロックス製オンデマンド印刷機ＤｏｃｕＣｏｌｏｒ８０００を使用してトータルサイクル数１０００００サイクルの検証実験を行った。

図１３は、検証実験結果を示した図である。

本検証実験を行なった結果、図１３に示すように、明度差ΔＬ^*の値は０．０５〜０．１５で推移し、長期にわたり連続プリントゴーストの発生を防止できることを確認した。

次に、第４の実施の形態について説明する。この第４の実施の形態以降の各実施の形態の場合、図１に示したカラー画像形成装置とは若干その構造が異なるため、ここで改めて、カラー画像形成装置について図示する。

図１４は、第４の実施の形態以降の実施の形態が適用されるカラー画像形成装置の概略構成図である。

ここでは、図１に示すカラー画像形成装置の各要素と共通する要素には、図１において付した符号と同一の符号を付して示し、相違点のみ説明する。

図１４に示すカラー画像形成装置における、図１に示すカラー画像形成装置との相違点は、図１のカラー画像形成装置におけるクリーニング装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋに代わり、クリーニング装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋが備えられている点と、図１４に示すカラー画像形成装置には、図１のカラー画像形成装置においてクリーニング装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋとは別体に備えられている外添剤回収手段１４が存在しない点である。ただし、図１４に示すカラー画像形成装置にはクリーニング装置とは別体の外添剤回収手段が存在しないのがあって、クリーニング装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｄの内部に、図１における外添剤回収手段１４に代わる外添剤回収手段が備えられている。また、この図１４に示すカラー画像形成装置の場合、感光体ドラム１は、図１４に示す矢印Ａ方向にのみ回転し、第１〜第３の実施の形態のように逆回転はしない。それに代わり、この図１４に示すカラー画像形成装置の場合、クリーニング装置９内に、外添剤回収手段のほか、その外添剤回収手段で回収した外添剤をクリーニングブレードのプレニップに搬送する外添剤搬送手段も配設されている。

次に、クリーニング装置９と、本実施の形態の主要部分である外添剤回収手段及び外添剤搬送手段について詳細に説明する。

図１５は、第４の実施の形態における、クリーニング装置と、そのクリーニング装置内に配設された外添剤回収手段と外添剤搬送手段の概念構成を示した断面図である。

また、図１６は、第４の実施の形態における外添剤回収手段の周辺を拡大して示した図である。

クリーニング装置９は、感光体ドラム１に近接して配置され、感光体ドラム１と対向する側に開口するクリーナハウジング８７を備えている。クリーナハウジング８７の下側の開口端部にはロウアーシール部材８５が、上側の開口端部にはアッパーシール部材８６がそれぞれ固定されている。シール部材８５，８６は、感光体ドラム１とクリーナハウジング８７との間の隙間をほぼ塞ぎ、クリーニング装置９内に収容された廃トナー等が外部へ漏れたり飛散したりするのを防ぐ。シール部材８５，８６には、例えば、厚さ０．１ｍｍの熱可塑性ポリウレタンフィルムが用いられる。

クリーナハウジング８７の内部には、シール部材８５よりも感光体ドラム１の回転方向（図中矢印Ａで示す）下流側に、クリーニング部材としてのクリーニングブレード９１が配設されている。また、クリーナハウジング８７内の下部には、オーガ８４が配設されている。

クリーニングブレード９１は、弾性素材によってあらかじめ決められた厚さの板状に形成されている。ブレード材料には耐摩耗性、耐欠け性、耐クリープ性など機械的性質に優れる、例えば熱硬化型ポリウレタンゴムが使用される。なお、ブレードの素材はウレタンゴムに限られるものではなく、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム等の機能性ゴム材が用いられる。また、クリーニングブレード９１は、板金９２に接着されており、止めネジ９３によりクリーナハウジング８７に固定され、その先端エッジ部を感光体ドラム１の表面に当接させて設けられている。

本実施の形態におけるブレード加圧方式は、構造が簡単で低コストの定変位方式を採用しており、例えば、加圧力は３９．２Ｎ／ｍ（４ｇｆ／ｍｍ）に設定される。ただし、ブレード加圧方式は定変位方式に限られるものではなく、当接圧の経時変化がほとんどない定荷重方式を用いてもよい。

このような構成のクリーニング装置９では、図１５に示すように、感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーＴは、シール部材８５の前をそのまま通過した後、クリーニングブレード９１によって掻き取られる。クリーニングブレード９１で掻き取られたトナーはクリーナハウジング８７に一旦収容された後、最終的にオーガ８４によってクリーニング装置９の側方（図１５の紙面に垂直な方向）外部に搬送・排出される。なお、このクリーニング装置９は、少なくとも感光体ドラム１と一体のユニット（プロセスカートリッジ）として構成されており、ユニットの状態で画像形成装置に着脱可能となっている。

さて、このようなクリーニング装置において、クリーニングブレード９１の先端部が感光体ドラム１との摺擦で摩耗したり、感光体ドラム表面の摩擦係数が高い場合などにクリーニングブレード先端部が不規則に変形したりして塞き止め力が低下すると、粒径の小さい外添剤はブレードからすり抜けやすくなる。特に、外添剤として使用されているシリカは粒径が小さく、ファンデルワールス力などで感光体表面に強固に付着しているためブレードによる掻き取り力ではクリーニングできずブレードニップをすり抜けやすい。そして、前述したように、ブレードをすり抜けた外添剤は、連続プリントゴーストなどの画質劣化の要因になる。

そこで、このような問題を回避するため、本実施の形態による画像形成装置では外添剤回収手段９４が設けられている。外添剤回収手段９４は、クリーニングブレード９１をすり抜けた外添剤、特にシリカを回収するためのものである。これは、比較的粒径の大きいシリカが連続プリントゴースト（前の画像の残像が後の画像上にうっすらあらわれる画像欠陥）や画質劣化の要因になりやすいからである。

図１６は、外添剤回収手段９４の周辺を拡大して示した図で、外添剤回収手段９４の一例を示す概略構成図である。本実施の形態の外添剤回収手段９４はブラシ形状であり、金属製の芯金９４１にブラシ部９４２を接着したものである。なお、本実施の形態では外添剤回収手段としてブラシ形状のものを使用しているが、その形態に限定されるわけではなく、例えば金属製の芯金の表面に回収層を形成し、回収層として固体形状やスポンジ形状（多孔体）のものを用いたロール形状の外添剤回収手段など、外添剤が回収できるものであれば他の形態の手段でも使用することができる。

外添剤回収手段９４を構成するブラシ部９４２の材料は、感光体ドラムの表面材料より帯電列がプラス側にある材料で構成されている。

本実施の形態では、感光体ドラム１の表面材料はポリカーボネート樹脂を使用しているので、ブラシ部９４２の材料は、ポリカーボネート樹脂より帯電列がプラス側にある材料で構成されている。具体的には、ブラシ部９４２の材料として、ナイロン繊維やレーヨン繊維などの合成繊維、ガラス繊維、羊毛などの獣毛、などが使用できる。

外添剤回収手段９４のブラシ部９４２の材料選択は、以下の関係を満たせばよく、記述した材料に限定されるものではない。

帯電列プラス傾向： ブラシ部の材料 ＞ 感光体ドラム表面の材料
なお、それぞれの材料は帯電列の中で、より離れている材料を選択する方が良好な帯電を行うことができる。

本実施の形態の外添剤回収手段９４のブラシ部９４２の材料にはナイロン繊維ブラシを使用した。ブラシ部９４２はナイロン繊維を基布に植毛したものであり、本実施の形態では、芯金９４１の径は１０ｍｍ、ブラシ部９４２のパイルハイトは５ｍｍのものを使用した。
本実施の形態の外添剤回収手段９４は、図１６に示すように、その表面が感光体ドラム１の表面と接触するように支持されている。また、本実施の形態の外添剤回収手段９４は駆動系（不図示）により回転可能となっており、矢印Ｊで示す時計方向に回転する。外添剤回収手段９４が回転することにより、感光体ドラム１の表面との摺擦で、外添剤回収手段９４のブラシ部９４２はプラスに帯電する。

回転速度は摩擦帯電性能と回収性能、及び機械性能などを考慮して適度な周速度になるように設定する必要がある。本実施の形態では感光体ドラム周速の０．１〜０．２倍程度に設定している。

また、外添剤回収手段９４には、ブラシから回収したシリカを分離するために、フリッカーバー９５が取り付けてある。フリッカーバー９５の材質はそれ自身が摩擦帯電しないことが好ましく、本実施の形態のフリッカーバー９５は金属製、具体的にはＳＵＳ製の角棒を使用し、アースに接続している。

次に、外添剤回収手段９４の動作について説明する。シリカはマイナスに帯電する傾向が強く、図１６に示すように、クリーニングブレード９１をすり抜けたシリカＳはマイナスに帯電している。したがって、外添剤回収手段９４が感光体ドラム１と対向している位置を通過するとき、感光体ドラム表面との摺擦でプラスに摩擦帯電している外添剤回収手段９４のブラシ９４２は、マイナスに帯電しているシリカＳを静電気力により吸着して回収する。なお、この際、ブラシによる機械的な掻き取り力も作用しており、シリカＳも機械的に掻き取られるが、回収時に主として作用しているのは静電気力である。

外添剤回収手段９４で回収したシリカは、フリッカーバー９５による機械的な掻き取り力で掻き落とされ、外添剤搬送手段９８上に落下する。なお、外添剤回収手段９４からシリカを掻き落とすことにより、外添剤回収手段９４は常にリフレッシュされるので、安定して所望のシリカ回収性能を維持することができる。

本実施の形態の外添剤搬送手段９８は板状の部材で、外添剤の搬送は重力による降下作用を利用している。そのため、板の表面は滑りやすい部材が適当であり、具体的にはＳＵＳなどの金属やフッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）など樹脂材料などを用いることができるが、不要な帯電を防止するため導電性材料の方が好ましい。本実施の形態による外添剤搬送手段９８は、厚さ１ｍｍのＳＵＳ板を使用し、帯電の影響を防止するためアースに接続してある。外添剤搬送手段９８の表面に落下したシリカは、その表面を下方に向かって滑り落ち、クリーニングブレード９１のプレニップに落下する。プレニップにおいては、トナーや外添剤がクラウド状になって対流しており、その中にシリカが投入されると流れに乗って感光体表面に付着し、プレニップ最先端部の外添ダムに到達する。

図１７は、図１５に示す第４の実施の形態の変形例を示した図である。

この図１７に示す変形例の場合、プレニップへのシリカ供給をより確実にするため、供給ブラシ９９が配設されている。供給ブラシ９９は駆動系（不図示）により回転可能となっており、図１７に示すように時計方向に回転する。供給ブラシ９９は外添剤搬送手段９８の表面からシリカを機械的に掻き取り、矢印Ｋで示す反時計方向に回転して、ブレードエッジ先端部の角にブラシ先端を打ちつけることでシリカを掻き落とし、プレニップのクラウドの中に投入する。この動作により、シリカはプレニップ内の対流に乗って感光体表面に付着し、プレニップ最先端部の外添ダムに供給される。

次に、外添剤搬送手段について詳細に説明する。

図１８は、別例の外添剤搬送手段を備えたクリーニング装置を示した図である。

図１５に示す実施の形態で用いた外添剤搬送手段９８は板状の部材で、外添剤の搬送は重力による降下作用を利用している。外添剤搬送手段はこのような方式に限定されるわけではなく、例えば、図１８に示すように、搬送ロール８１に張架されたベルト８０を用いたベルトコンベア式でもよい。ベルト材料としては、スチールなどの金属やポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、フッ素系樹脂など樹脂材料などを用いることができるが、不要な帯電を防止するため導電性材料（樹脂材料の場合カーボンやイオン導電物質などを分散させて導電性を付与したもの）が好ましく、アースに接続して使用される。

図１９は、さらに異なる例の外添剤搬送手段を備えたクリーニング装置を示した図である。

この図１９に示すクリーニング装置に用いられている外添剤搬送手段は、板状部材８２にピエゾ振動素子８３を貼り合わせたものが使用されている。本方式の主たる搬送力は振動であり、ピエゾ振動素子８３によって板状部材が振動し、重力の作用する方向にシリカは搬送される。シリカのような微粒子は付着力が強いため、このような振動を与えると付着面から容易に引き離すことができるので、効率のよい搬送手段となる。

図１５に示す本実施の形態の基本形について、前述の第１〜第３の実施の形態と同様に、富士ゼロックス製オンデマンド印刷機Ｄｏｃｕ Ｃｏｌｏｒ ８０００を使用して、トータルサイクル数１０００００サイクルの検証実験を行なった。

その結果、明度差△Ｌ^*の値は０．０５〜０．１５で推移し、測定バラツキを考慮すれば変化していないと判断することができ、本クリーニング装置９の維持性が確認された。

図２０は、本発明における第５の実施の形態を示す概略構成図である。また、図２１は、この第５の実施の形態における外添剤回収手段の周辺を拡大して示した図である。

本実施の形態における外添剤回収手段は、第４の実施の形態と比べ、外添剤回収手段の周囲が異なるが、基本的な構成は同様である。すなわち、この第５の実施の形態では、外添剤回収手段９４の周囲に摩擦帯電手段９６，９７を付加した点が異なる。

本実施の形態における外添剤回収手段９４の表面には、外添剤回収手段９４の表面と摺擦して帯電させる摩擦帯電手段９６，９７が接触している。摩擦帯電手段９６は外添剤回収手段の表面をマイナス帯電させるもので、摩擦帯電手段９７は外添剤回収手段９４の表面をプラス帯電させるものである。本実施の形態の摩擦帯電手段９６，９７にはブロック樹脂を使用し、図２１に示すように、それぞれ樹脂部９６１，９７１とベース部材９６２，９７２で構成されている。本実施の形態では、摩擦帯電手段９６，９７共に、周方向の幅は１０ｍｍ、樹脂部９６１はポリアセタール（ＰＯＭ）、樹脂部９７１はテフロン（登録商標）、ベース部材は２ｍｍ厚の金属板を使用した。なお、本実施の形態では固体形状を使用しているが、ブラシ形状、スポンジ形状など、任意の形態の部材が摩擦帯電部材として使用できる。また、摩擦帯電手段９６、９７の材料は記述したものに限定されるわけではなく、摩擦帯電手段９６の材料は外添剤回収手段の表面材料より摩擦帯電系列がプラス側にあればよく、摩擦帯電手段９７の材料は外添剤回収手段の表面材料より帯電系列がマイナス側にあればよい。例えば、本実施の形態のようにナイロン製の外添剤回収手段を使用した場合であれば、摩擦帯電手段９６の材料としてガラス、石英、ガラス繊維や羊毛などの獣毛が使用でき、摩擦帯電手段９７の材料として、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの合成ゴムや天然ゴム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などのプラスチック材料など使用できる。

このように摩擦帯電手段を設けた理由は、外添剤回収手段９４から回収したシリカをリリースしやすくして、より安定的に外添ダムへシリカを送り込むことと、より着実にリフレッシュするためである。すなわち、摩擦帯電手段９６は回収シリカと同極性に帯電させ反発力を利用してリリースすることを目的としている。また、摩擦帯電手段９７は、同極性に帯電した後にシリカ回収時の帯電に着実に戻すために補助的に設けられている。

また、外添剤回収手段には、第４の実施の形態と同様に、ブラシから回収したシリカを分離するためのフリッカーバー９５が取り付けてある。フリッカーバー９５の材質はそれ自身が摩擦帯電しないことが好ましく、本実施の形態でもフリッカーバーはＳＵＳ製の角棒を使用し、アースに接続している。

このような設定で、第１〜第４の実施の形態と同様に、富士ゼロックス製オンデマンド印刷機ＤｏｃｕＣｏｌｏｒ８０００を使用してトータルサイクル数１０００００サイクルの検証実験を、第５の実施の形態に対し行った。

その結果、明度差ΔＬ^*の値は０．０５〜０．１で推移し、長期にわたり連続プリントゴーストの発生を防止できることを確認した。

１ 感光体ドラム
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
５ １次転写装置
６ クリーニング装置
７ 定着装置
８ 中間転写ベルト
２０ 記録紙搬送機構
２１ 用紙トレイ
３０Ｙ 第１画像形成ユニット
３０Ｍ 第２画像形成ユニット
３０Ｃ 第３画像形成ユニット
３０Ｋ 第４画像形成ユニット
６０，９１ クリーニングブレード
６１，９２ 板金
６２，９３ 止めネジ
６３，８４ オーガ
６４，８７ クリーナハウジング
６５，８５，８６ シール部材
８０ ベルト
８３ ピエゾ振動素子
８５ ロウア―シール
８６ アッパーシール
９５ フリッカーバー
９９ 供給ブラシ
１４０ 回収層
１５０，１６０，１７０，１８０，１９０，９４２ ブラシ部
１５３，１７３，１８３ 飛散防止ハウジング

Claims (4)

1. 回転しながら、帯電、露光、および、外添剤を含むトナーによる現像を受けてトナー像を保持し該トナー像を転写する像保持体を備え、転写されたトナー像を用紙上に定着する画像形成装置であって、
   前記像保持体の、トナー像転写後の領域に先端縁を接触させて該像保持体の転写後の残存物を掻き取るクリーニングブレードと、
   前記クリーニングブレードを擦り抜けてきた外添剤を、前記像保持体の回転方向について帯電前の領域において回収する回収手段と、
   前記回収手段により回収された外添剤を、前記像保持体の、前記クリーニングブレード先端縁の接触箇所よりも上流側であって、該クリーニングブレードと該像保持体との間に外添剤を保持する保持領域に返戻させる返戻手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記回収手段が、前記外添剤と引き合う極性に摩擦帯電されて該外添剤を静電気力で回収するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記返戻手段が、前記回収手段により回収された外添剤を該回収手段から前記像保持体上に吐き出させ、該像保持体を逆転させることにより、該外添剤を前記保持領域に返戻させるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記回収手段が、外添剤を封じ込めるケース内に前記クリーニングブレードとともに収容されたものであって、
   前記返戻手段が、前記ケース内に、前記回収手段により回収された外添剤を前記保持領域に搬送する搬送手段と、
   前記回収手段により回収された外添剤を該回収手段から該搬送手段に引き渡す引渡手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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