JP2004212823A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、帯電された像担持体を露光して該像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、該静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該トナー像を転写材に転写する転写装置と、トナー像を転写したあとの像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置を備えた画像形成装置において、帯電装置の高電圧印加による電源コスト高、及びオゾンの大量発生を防止すると共に、クリーニング装置による像担持体表面のクリーニング性を高める。
【解決手段】帯電装置２として、像担持体１の表面に対して近接し、又は当接する帯電ローラを使用し、クリーニング装置９のクリーニング部材が像担持体表面に接するブラシ部材１１より成る。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、帯電された像担持体を露光して該像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、該静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該トナー像を転写材に転写する転写装置と、トナー像を転写したあとの像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの複合機などとして構成される電子写真方式ないしは静電記録方式を用いた上記形式の画像形成装置は従来より周知である。
【０００３】
従来のこの種の画像形成装置においては、像担持体を帯電する帯電装置として、コロナ帯電器が主に用いられてきたが、このコロナ帯電器ではオゾンが大量に発生してしまうという不具合があり、またコロナ帯電を行なわせるために５〜１０ｋＶという高電圧を印加する高電圧電源が必要であるので、低コスト化を図るのが困難であった。そこで、近年、像担持体に接触し、又は近接して位置する帯電装置が多く提案されている。この形式の帯電装置では、コロナ放電器を用いた場合の上記問題点（高電圧印加による電源コスト高、オゾンの大量発生）が解消される一方、コロナ帯電器に比べてＮＯｘの発生量が多く、画像流れと呼ばれる異常画像が発生しやすい。すなわち、ＮＯｘが吸湿すると低抵抗化し、実質的に像担持体表面の電荷保持能力が、全面あるいは部分的に低下して画像流れ（像担持体表面の電荷が面方向にリークして静電潜像パターンが乱れて画像が流れたようになる現象）が発生する。また、コロナ帯電器を使用する場合でも、像担持体の移動スピードが速いシステムの場合、均一に狙いの表面電位になるよう帯電するためには低速機より大きい印加電圧を必要とし、それに伴いＮＯｘ発生量も多くなる。
【０００４】
また、ＮＯｘは高湿環境下で吸湿し、硝酸イオンとなり、空気中に存在するアンモニウムイオンと結合して硝酸アンモニウムとなり像担持体表面に付着する。硝酸アンモニウムが付着した像担持体表面は不均一な表面状態になっており、また、高温高湿で吸湿すると粘着性を帯びるため、トナーが像担持体表面に強固に付着する。そのため、クリーニング装置のクリーニング部材としてクリーニングブレードのような像担持体表面に線接触するクリーニング部材や、像担持体表面に面接触ないしは線接触するゴムローラの如き弾性ローラより成るクリーニング部材を用いると、像担持体表面に対するクリーニング部材の当接状態が不均一となり、クリーニング後の像担持体表面に、すじ状にトナーが残されるクリーニング不良が発生するおそれがある。また、像担持体表面の摩擦係数が増大することにより、クリーニングブレードのめくれが発生するおそれもある。
【０００５】
そこで、像担持体を直接加温するためのヒーターを設けたり、温風送風装置により温風を像担持体に送風して乾燥状態を維持することにより、ＮＯｘが吸湿して低抵抗化したり、像担持体表面の摩擦係数が増大することを防止する構成が提案されている。特にアモルファスシリコンのような表面硬度を高くした感光体を用いる場合には加温手段は不可欠とされている。しかし、省エネルギーを目的とした低定着エネルギーのトナーや小粒径トナーを用いる場合などには、加温手段とクリーニングブレードの押し当てによる摩擦熱によりトナーが像担持体上に融着して、核を形成し繰り返し使用により徐々に広がっていき、画像に黒スジ状の欠陥となって現れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、帯電装置の高電圧印加による電源コスト高、及びオゾンの大量発生を防止できると共に、クリーニング装置による像担持体表面のクリーニング性を効果的に高めることのできる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、冒頭に記載した形式の画像形成装置において、前記帯電装置として、像担持体表面に対して近接し、又は当接する帯電装置を使用し、前記クリーニング装置のクリーニング部材が像担持体表面に接するブラシ部材より成ることを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項１）。
【０００８】
その際、前記クリーニング装置は、前記ブラシ部材のほかに、該ブラシ部材のブラシに当接して所定極性のバイアス電圧が印加されるトナー回収ローラと、該トナー回収ローラに当接したスクレーパ部材とを有し、前記ブラシ部材のブラシが導電性を有していると有利である（請求項２）。
【０００９】
また、上記請求項１に記載の画像形成装置において、前記クリーニング装置は、２本のブラシ部材と、その各ブラシ部材のブラシにそれぞれ当接して互いに異なるバイアス電圧を印加されるトナー回収ローラと、その各回収ローラにそれぞれ当接したスクレーパ部材とを有し、前記各ブラシ部材のブラシが導電性を有していると有利である（請求項３）。
【００１０】
さらに、上記請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記像担持体の表面移動方向に関し、前記クリーニング装置のクリーニング部材よりも上流側であって、像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写位置よりも下流側の像担持体表面部分に付着する転写残トナーの帯電極性を揃えるトナー帯電極性制御手段を設けると有利である（請求項４）。
【００１１】
また、上記請求項４に記載の画像形成装置において、前記トナー帯電極性制御手段が、像担持体表面に接触して転写残トナーを帯電するように構成されていると有利である（請求項５）。
【００１２】
さらに、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記転写装置が、転写材を介して像担持体表面に当接する接触型の転写装置であると有利である（請求項６）。
【００１３】
また、上記請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記帯電装置をクリーニングする清掃手段を設けると有利である（請求項７）。
【００１４】
さらに、上記請求項７に記載の画像形成装置において、前記清掃手段は、帯電装置に接触するブラシを備えたブラシ部材を具備すると有利である（請求項８）。
【００１５】
また、上記請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置において、前記静電潜像を可視像化するトナーとして、重量平均径が４〜１５μｍのトナーを用いると有利である（請求項９）。
【００１６】
さらに、上記請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成装置において、前記静電潜像を可視像化するトナーとして球形状のトナーを用いると有利である（請求項１０）。
【００１７】
また、上記請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体がアモルファスシリコン感光体であると有利である（請求項１１）。
【００１８】
さらに、上記請求項１乃至１１のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体が表面に粒子状物質を含有していると有利である（請求項１２）。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って説明し、併せて従来の画像形成装置の欠点を図面に即してより具体的に明らかにする。
【００２０】
図１において、ドラム状の感光体として構成された像担持体１は、矢印方向に例えば２５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転し、かかる像担持体１の表面が帯電装置２によって一様に帯電される。帯電された像担持体１には露光装置３から出射する書き込み光、図示した例では光変調されたレーザＬが照射され、像担持体１に静電潜像が形成される。このように、露光装置３は、帯電された像担持体を露光して該像担持体に静電潜像を形成する用をなす。かかる静電潜像は、現像装置４によってトナー像として可視像化される。図示した現像装置４は、トナーとキャリアを有する乾式現像剤Ｄを担持して搬送する現像ローラ５を有し、そのトナーは所定の極性、図示した例ではマイナス極性に摩擦帯電され、該現像ローラ５に担持されて搬送された現像剤中のトナーが静電潜像に静電的に移行して該潜像が可視像化される。
【００２１】
一方、図示していない給紙装置から転写紙Ｐが矢印Ａ方向に給送され、転写装置６によって像担持体１上のトナー像が転写紙Ｐに転写される。転写紙は、像担持体からトナー像を転写される転写材の一構成例をなすものである。本例の画像形成装置においては、像担持体上のトナー像をこの転写材に直に転写するように構成されているが、像担持体上のトナー像を中間転写体より成る転写材に転写し、その中間転写体上のトナー像を転写紙に転写するように構成することもできる。また図示した転写装置６は、像担持体１の表面から離間して配置されたコロナ放電器より成るが、他の適宜な形態の転写装置を用いることもできる。
【００２２】
トナー像を転写された転写紙Ｐは、分離装置７の作用によって像担持体から分離された後、図示していない転写紙搬送装置によって定着装置８に搬送され、ここを通過する。このとき転写紙Ｐ上のトナー像に熱と圧力を加えられて該トナー像が転写紙上に定着される。定着装置８を通過した転写紙は図示していない排紙部に排出される。
【００２３】
トナー像を転写したあとの像担持体表面はクリーニング装置９によりクリーニングされる。このクリーニング装置９は、ブラシ部材１１より成るクリーニング部材を有し、このブラシ部材１１によって像担持体上の転写残トナーが除去される。クリーニング装置９の詳細は後述する。クリーニング装置９を通過した像担持体表面部分は除電ランプ１２からの光を照射され、その表面電位が初期化される。
【００２４】
図１に示した帯電装置２は、導電性の基体１３とその表面に設けられた抵抗層１４とを有する帯電ローラにより構成されている。かかる帯電装置２は図示しない加圧手段によって所定の圧力で像担持体１の表面に、例えば５００ｇｆの力で圧接している。また特に帯電装置２の駆動手段は持たず、該帯電装置２は像担持体１の回転駆動により連れ回り回転する。但し、帯電装置２の表面の静止摩擦係数が十分に小さい場合には連れ回りしなくなることも有るので、安定な接触状態を得るために、帯電装置を回転駆動する駆動装置を設けてもよい。また、帯電ローラより成る帯電装置２は、その長手方向（軸方向）の寸法が最大画像幅Ａ４横（約３００ｍｍ）よりも少し長く設定されている。
【００２５】
帯電装置２の基体１３には電源１５が接続され、像担持体１と帯電装置２との電位差が放電開始電圧以上になる電圧が帯電装置２に印加される。本例では、像担持体１の表面電位が−７００Ｖに帯電するような電圧が帯電装置２に印加され、これにより、帯電装置２と像担持体１との接触部の近傍で放電が起こり、像担持体面が均一に帯電される。印加電圧はＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧が用いられ、本例では周波数：１．８ｋＨｚ、ピーク電圧：２ｋＶ、オフセット電圧：−７４０Ｖを印加している。しかし、ＤＣ電圧印加時のほうがＡＣ重畳タイプに比較してＮＯｘの発生量は少ないので、オゾン、ＮＯｘの発生を抑制したい場合はＤＣ電圧を印加するほうが良い。ただしＤＣ電圧印加よりＡＣ重畳のほうが均一な表面電位が得られる。
【００２６】
上述のように本例の帯電装置２は、像担持体表面に当接して位置しているが、例えば帯電ローラより成る帯電装置を像担持体表面に近接して配置することもできる。かかる非接触タイプの帯電装置を用いた場合も、その帯電装置に所定の電圧を印加することにより、その帯電装置と像担持体との間に放電を生ぜしめ、像担持体を所定の極性に帯電することができる。このように、帯電装置として、像担持体表面に対して微小ギャップをあけて近接し、又は当接して位置する帯電装置を使用するのである。かかる帯電装置としては、帯電ローラのほかに、帯電ブレードや帯電ブラシなどを用いることもできる。
【００２７】
ここで図１に示したクリーニング装置９の詳細を説明するに先立ち、図２を参照して従来のクリーニングブレード方式のクリーニング装置を説明する。このクリーニング装置９Ａは像担持体１の表面に、１７〜２２°の当接角θをもって圧接したクリーニングブレード１１Ａより成るクリーニング部材を有している。像担持体１上の転写残トナーはクリーニングブレード１１Ａの機械的な摺擦作用によって下方に掻き落される。クリーニングブレード１１Ａは、像担持体に付着するトナーの量が増大すると浮き上がりを生じ、クリーニング能力が低下するが、微量のトナーに対しては殆ど完全に掻き落す能力を有している。しかし、画像品質の向上に有利な微小粒径トナーを製造することに適した重合工法トナーが近年開発されており、このような重合工法トナーの形状は従来の粉砕工法によるトナーが岩石破片状の不定形であったのに比べ、球形に近い形状を有しており、クリーニングブレード１１Ａの浮き上がりによるクリーニング不良が容易に発生してしまうという問題点がある。詳しくは、球形に近いトナーは転がりやすいため、クリーニングブレード１１Ａの先端と像担持体が形成しているくさび形の空間領域で回転してしまい、回転する力によってブレード１１Ａと像担持体１の当接面内に進入してしまうことが大きな原因である。像担持体１の静止摩擦係数が十分小さい場合には、従来の粉砕工法のトナーはもちろんのこと、微小粒径の球形トナーであっても、クリーニングブレード１１Ａはトナーをせきとめ、良好にクリーニングすることができるが、像担持体の経時使用に伴って像担持体に接触している現像剤、転写装置、クリーニング装置との摺擦により傷つき、静止摩擦係数は上昇する。
【００２８】
さらに、高温高湿環境下や、アンモニア濃度が通常の気中より高い条件下では前述の帯電装置２の放電時に発生するＮＯｘが空気中の水分、アンモニアと結合することにより、硝酸アンモニウムが生成され、これが像担持体上に付着する。この硝酸アンモニウムの付着量が一定量以上（アンモニアイオン量に換算して約２×１０^−１０ｍｏｌ／ｃｍ^２）になると、像担持体表面は高摩擦係数および粘着性を帯びた状態になる。このような状態でクリーニングブレード１１Ａによるクリーニングを行なうと、スジ状のクリーニング不良が発生する。
【００２９】
これに対し、像担持体１の表面に接するブラシ部材１１より成るクリーニング部材を有する図１に示すクリーニング装置９を用いることにより上述した従来の不具合を効果的に抑制することができる。
【００３０】
図１に示したクリーニング装置９は、ブラシ部材１１のほかに、このブラシ部材１１のブラシ１６に当接して所定極性のバイアス電圧が印加されるトナー回収ローラ１７と、そのトナー回収ローラ１７に当接したスクレーパ部材１８と、クリーニングケース１０と、トナー排出部材２０とを有している。ブラシ部材１１は、芯部材２１と、その周りに基端部が固定されたブラシ（例えばファーブラシ）１６を有し、芯部材２１がクリーニングケース１０に回転自在に支持され、図示していない駆動装置によって矢印方向に回転駆動される。ブラシ部材１１はブラシローラとして構成されているのである。かかるブラシ部材１１のブラシ１６は導電性を有している。トナー回収ローラ１７もクリーニングケース１０に回転自在に支持されて矢印方向に回転駆動される。かかるトナー回収ローラ１７にはクリーナ用電源２２より直流電圧が印加され、トナー回収ローラ１７に接触するブラシ部材１１にもトナー回収ローラ１７を介して、該トナー回収ローラ１７に印加されたバイアス電圧よりも幾分低いバイアス電圧が印加されている。図示した例では、トナー回収ローラ１７に、現像時のトナーの帯電極性と逆極性、すなわちプラスの電圧が印加されている。
【００３１】
クリーニング装置９へ送られて来た像担持体上の転写残トナーは、入口シール部材２３を越えて、回転するブラシ部材１１の部位に達する。この転写残トナーは、まずブラシ部材１１の回転摺擦と、前述の電圧印加の作用によりブラシ１６に静電的に捕獲され、次にブラシ部材１１の回転とともにトナー回収ローラ１７へ導かれ、該トナー回収ローラ１７に印加されている電圧により、トナー回収ローラ１７上に静電回収される。トナー回収ローラ１７上に回収されたトナーは、該トナー回収ローラ１７に接触配置されたスクレーパ部材１８へトナー回収ローラ１７の回転とともに送られ、該スクレーパ部材１８とトナー回収ローラ１７の表面との摺擦効果により掻き落とされ、トナー回収ローラ１７の下方に設置されたトナー排出部材２０へと落下し、トナー排出部材２０の回転により生ずる搬送作用により、クリーニング装置外へ排出される。
【００３２】
なお、ブラシ１６を構成する導電性繊維はポリエステル、ナイロン、アクリルなどの繊維にカーボンなどの導電材料を添加したものを用いることができるが、導電性繊維であればこれらの繊維に限らない。繊維への導電性付与の方法は、導電材料をたとえば繊維表面へコーティング、あるいは繊維中に分散、挿入する方法などがあるが、この限りではない。トナー回収ローラ１７は、ブラシ部材１１からトナーを吸引するための電圧を印加するので導電性であることが必要である。その材質としては、たとえばＳＵＳなどの金属や、その表面の静止摩擦係数を下げるようにフッ素系樹脂を塗布、または分散、あるいは金属との共析メッキ処理を施したものが望ましい。なお、ブラシ部材１１の半径方向最外方位置での接線速度ｖｆとトナー回収ローラ１７の半径方向最外方位置での接線速度ｖｋは、ｖｋ≧ｖｆ×０．８の関係が成立する範囲で条件設定すると望ましいトナー回収効率となる。即ち、上述のクリーニング装置９においては、上記の範囲で条件設定を行うことにより、ｖｋ又はｖｆを任意に設定しても、ブラシ部材１１からトナー回収ローラ１７へのトナー回収効率が著しく低下するようなことは発生しない。
【００３３】
スクレーパ部材１８としては、例えばナイロン系シート材を用いることが好ましい。トナー排出部材２０は搬送コイルにより構成されている。また、図１に示したクリーニング装置９は、ブレードクリーニングとは異なり、静電気力を利用したクリーニング装置であるため、クリーニング装置通過後の像担持体表面電位も同時に制御することが可能である。そのため、トナー回収ローラ１７への印加電圧をコントロールすることによって、除電ランプ１２を省くことも可能である。これにより、画像形成装置の省コスト、省スペース化が図られる。
【００３４】
上述のように、図１に示したクリーニング装置９においては、クリーニング部材が像担持体表面に接触するブラシ１６を有するブラシ部材１１により構成されているので、像担持体表面にＮＯｘが付着して表面状態が変化し、あるいは静止摩擦係数が変化した場合においても、ブラシ部材１１のブラシ１６が像担持体１の表面状態に合わせて変形して接触するので、良好なクリーニング性を保つことができる。すなわち、像担持体表面に当接し、又は近接して位置する帯電装置２を使用することにより、像担持体表面にＮＯｘが付着し、高湿環境などで吸湿して（一時的に）表面静止摩擦係数が増加しても像担持体のクリーニング性低下を防止することができる。
【００３５】
また、アモルファスシリコンのような保護層を設けない有機系の電子写真感光体には、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に代表される光導電性樹脂、ＰＶＫ−ＴＮＦ（２，４，７−トリニトロフルオレノン）に代表される電荷移動錯体型、フタロシアニン−バインダーに代表される顔料分散型、電荷発生物質と電荷輸送物質とを組み合わせて用いる機能分離型の感光体などがある。電荷輸送物質は多くが低分子化合物として開発されているが、低分子化合物は単独で製膜性がないため、通常、不活性高分子に分散・混合して用いられる。しかし低分子電荷輸送物質と不活性高分子からなる電荷輸送層は一般に柔らかく、繰り返し使用による膜削れを生じやすいという欠点があるが、逆にブレードクリーニングにより上記画像流れ物質をごく少量ずつ膜ごと削ってリフレッシュできるという一面もあった。しかし、膜削れが進みすぎると感度ムラとなり画像に濃度ムラとして発現するという問題になる。これに対し、クリーニング部材としてブラシ部材１１を用いると、そのブラシ部材１１が像担持体表面を多量に削る不具合を阻止できる。像担持体表面を削らずに、転写残トナーのみを除去することも可能となり、像担持体の長寿命化が可能となる。
【００３６】
硝酸アンモニウムの付着量がアンモニアイオン量に換算して約２×１０^−１０ｍｏｌ／ｃｍ^２になるように条件を設定し、図１に示した画像形成装置で作像を行ったところ、像担持体表面は高摩擦係数および粘着性を帯びた状態になったものの、クリーニング不良の発生はなかった。また、硝酸アンモニウムの付着量がアンモニアイオン量に換算して約３×１０^−１０ｍｏｌ／ｃｍ^２になるような条件に設定して作像を行っても、クリーニング不良の発生はなかった。さらに、アンモニアイオン量を増加させ、約５×１０^−１０ｍｏｌ／ｃｍ^２になるような条件に設定して同様の実験を行ったところ、若干のクリーニング不良が見られるようになった。
【００３７】
また、図１に示したクリーニング装置９は、ブラシ部材１１に付着したトナーを静電的に回収するトナー回収ローラ１７と、そのトナー回収ローラ１７に回収されたトナーを該トナー回収ローラ１７から除去するスクレーパ部材１８を有しているので、クリーニング装置９に入力される像担持体上のトナーの量が増大したときも、そのトナーを効率よく像担持体から除去することができる。特に、像担持体上にパターントナー像を形成し、その画像濃度を図示していないセンサにより検知して画像形成装置の作像条件などを制御することが一般に行われているが、このようなパターントナー像を形成したとき、多量のトナーがクリーニング装置９に入力される。また、像担持体上にトナー像が形成された状態で転写紙がジャムを起こし、その転写紙を除去した後、画像形成装置の作動を再開させたときも、多量のトナーがクリーニング装置９に入力される。このような場合にも、その多量のトナーを効率よくクリーニング装置９によって像担持体表面から除去することができる。
【００３８】
ところで、像担持体１上のトナー像を転写紙Ｐに転写するとき、転写装置６には、そのトナー像のトナー帯電極性と逆極性（図示した例ではプラス極性）の転写電圧が印加される。このため、トナー像の転写が行われる転写位置を通過した像担持体表面に付着する転写残トナーのなかには、上記転写電圧の影響を受けて、現像時の帯電極性と逆極性、すなわちプラス極性に帯電したものが存在することがある。プラスとマイナスに帯電した転写残トナーが混在するのである。このような場合、図１に示したクリーニング装置９のブラシ部材１１には、トナー回収ローラ１７を介して、プラス極性のバイアス電圧が印加されているので、帯電極性がプラスに反転した転写残トナーを静電的にブラシ部材１１に回収することはできない。
【００３９】
そこで、図３に示した画像形成装置のクリーニング装置９には、２本のブラシ部材１１，１１１と、その各ブラシ部材１１，１１１のブラシ１６，１１６にそれぞれ当接して互いに異なるバイアス電圧を印加されるトナー回収ローラ１７，１１７と、その各回収ローラ１７，１１７にそれぞれ当接したスクレーパ部材１８，１１８とを有し、各ブラシ部材１１，１１１のブラシ１６，１１６が導電性を有しているように構成されている。この例では、一方のクリーナ用電源２２によって、一方のブラシ部材１１の芯部材２１にプラス極性のバイアス電圧を印加し、他方のクリーナ用電源１２２によって、他方のブラシ部材１１１の芯部材１２１にマイナス極性の電圧を印加するように構成されている。ブラシ部材１１，１１１の回転方向は、像担持体１の接触部において、両者が逆方向に移動するカウンタ方向としたが、両者が同じ方向に移動する順方向としてもよい。また、トナー回収ローラ１７，１１７の回転方向は、ブラシ部材１１，１１１との接触部において、両者が逆方向に移動するカウンタ方向とした。他の構成は、図１に示した画像形成装置と変りはない。
【００４０】
上記構成によれば、転写残トナー中にプラスとマイナスの各極性に帯電したものが混在しているとき、マイナス極性の転写残トナーを、一方のブラシ部材１１に静電的に回収し、プラス極性に帯電した転写残トナーについては、これを他方のブラシ部材１１１に静電的に回収することができる。実験によると、転写残トナーがプラスに反転する条件（転写電圧：２８００Ｖ）において、ブラシ部材１１１に−３００Ｖ、ブラシ部材１１に＋２００Ｖを印加して、クリーニング装置９を通過した像担持体表面を観察したところ、良好にクリーニングが行なわれていた。各ブラシ部材１１，１１１への印加電圧を上記のようにしたときに最も良好なクリーニング性が得られたが、転写条件やその他プロセスの諸条件が変化した場合は、最適クリーニング印加電圧も異なる。
【００４１】
図３に示した構成の代りに、図４に示す如く、像担持体１の表面移動方向に関し、クリーニング装置９のクリーニング部材よりも上流側であって、像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写位置よりも下流側の像担持体表面部分に付着する転写残トナーの帯電極性を揃えるトナー帯電極性制御手段２４を設けても、図３に示した画像形成装置と同様の効果を奏することができる。図４に示したトナー帯電極性制御手段２４は、像担持体表面から離間して配置されていて、電源２５によって高電圧を印加される例えばタングステンワイヤより成る細いワイヤ２６を有するコロナ放電器より成り、本例ではこのワイヤ２６に、ＤＣ−４０μＡにＡＣ１００μＡを重畳した電圧が印加される。これにより、転写残トナーの帯電極性が現像時の帯電極性であるマイナス極性に揃えられる。
【００４２】
転写位置を通過した転写残トナーのなかに、プラスとマイナスに帯電したものが混在していても、上述のように、トナー帯電極性制御手段２４の作用により、その帯電極性がマイナスに揃えられるので、そのトナーをクリーニング装置９によって効率よく除去することができる。転写装置８によって転写材にトナー像を転写した後、像担持体１上に残ったトナーは、使用環境の変動や現像剤経時劣化により帯電極性が正規極性ではなく、逆極性になる場合もあり、このような場合にも安定してクリーニングを行うことができる。すなわち、図４に示したクリーニング装置９は、図１に示したクリーニング装置９と同様に構成され、トナー帯電極性制御手段２４を通過してクリーニング装置９へ送られて来た転写残トナーは、まずブラシ部材１１の回転摺擦により、そのブラシ１６に捕獲され、次にブラシ部材１１の回転とともにトナー回収ローラ１７へ導かれ、トナー回収ローラ１７に電圧印加することにより、トナー回収ローラ１７上に静電回収される。本例ではブラシ原糸抵抗が１０^８Ω・ｃｍ、ブラシ部材１１の回転速度が３５０ｍｍ／ｓｅｃ、トナー回収ローラ１７への印加電圧は５０Ｖであるが、作像システムおよびブラシ抵抗の違いにより適切な印加電圧は異なる。図４に示したクリーニング装置の他の構成と作用は、図１に示したクリーニング装置と変りはなく、図４に示した画像形成装置の他の構成も図１に示した画像形成装置と異なるところはない。
【００４３】
表１に示すように、転写直後の転写残トナーのＱ／Ｍが逆極性の＋極性であっても、トナー帯電極性制御手段２４からのコロナ照射後にＱ／Ｍが一定に制御されるので、ブラシ部材１１によって良好にクリーニングできる。ワイヤー２６への印加電圧はＤＣ分はトナーの帯電量を正規極性であるマイナスに戻す目的で印加し、ＡＣ分は転写残トナーが付着している像担持体表面の電位を一定値に収束させる目的で印加している。静電気力によるクリーニングを行なうには、ブラシ部材１１の電位と像担持体表面の電位差が一定になるほうが良好にクリーニングできるからである。
【００４４】
【表１】

【００４５】
図４に示したトナー帯電極性制御手段２４は、転写残トナーを帯電して、その極性を揃えるものであり、単純な構成で、転写残トナーの帯電量を制御することができるが、ワイヤ２６への印加電流が大きく、オゾン、ＮＯｘの発生が有るという欠点がある。この欠点を補うためにトナー帯電極性制御手段が、像担持体表面に接触して転写残トナーを帯電するように構成することもできる。図５にその一例を示す。ここに示したトナー帯電極性制御手段１２４は、電源２７により電圧を印加され、これによって転写残トナーに対して電荷を注入し、該トナーの帯電極性を揃えるように構成されている。これにより、ＮＯｘの発生を抑えながら、転写残トナーの帯電極性を揃えることができる。より具体的に示すと、このトナー帯電極性制御手段１２４は、導電性繊維を植毛した基布を帯状にカットして芯金２８に巻きつけたいわゆるブラシローラにより構成されている。導電性芯金に導電性繊維を静電植毛したブラシローラを用いても、またローラ状になっていなくても良い。かかるブラシローラの芯金２８に電源２７によって−４００Ｖの電圧を印加したときの像担持体１上の転写残トナーの単位重量あたりの帯電量（Ｑ／Ｍ）は表１と変りはない。図５に示した画像形成装置の他の構成は、図１に示した画像形成装置と変わりはない。図５に示したトナー帯電極性制御手段１２４によって正規極性に帯電されたトナーはクリーニング装置９により良好にクリーニングされる。
【００４６】
なお、トナー帯電極性制御手段１２４の導電性繊維はポリエステル、ナイロン、アクリルなどの繊維にカーボンなどの導電材料を添加したものを用いたが、導電性繊維であればこれらの繊維に限らない。繊維への導電性付与の方法は、たとえば導電材料を繊維表面へコーティングし、あるいは繊維中に分散し、或いは挿入する方法などがあるが、この限りではない。トナーの極性制御性は繊維の原糸抵抗が低いほど印加する電圧が小さくて済むので望ましい。
【００４７】
ところで、以上説明した例の画像形成装置においては、転写装置６として、像担持体１の表面から離間して配置されたコロナ放電器が用いられているが、かかるコロナ放電器は、その作動時に多量のオゾンを発生する。この不具合を軽減するために、転写材を介して像担持体表面に当接する接触型の転写装置を用いると有利である。図６はその一例を示す。図６に示した画像形成装置の転写装置１０６は、弾性体製の転写ベルト６ｂとこの転写ベルトを駆動する駆動ローラ６ｃと、両端部にテーパを付けて転写ベルトの片寄りを防止する従動ローラ６ｄと、転写ベルトの内側にあって転写バイアスを印加するバイアスローラ６ｅと、このバイアスローラ６ｅの高圧電源６ｈと、バイアスローラ６ｅより下流において転写ベルトの内側に配置された接触板６ｇと、この接触板６ｇによって転写ベルト６ｂからの帰還電流Ｉ_２が戻され、高圧電源６ｈと接続されている転写制御板６ｉと、転写ベルト表面をクリーニングするベルトクリーナ６ｆからなる。転写ベルト表面には、フッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン）のコーティングが施され、良好なクリーニングが可能になっている。図示しないレジストローラによって搬送されてきた転写紙Ｐは、像担持体１上のトナー像とタイミングを合わせて送り出され、矢印方向に回転する転写ベルト６ｂ上に進入し、該転写ベルト６ｂに担持されて、像担持体１に接触しながら搬送される。このとき、バイアスローラ６ｅに転写バイアスが印加され、転写ベルト上には像担持体１上のトナーと逆極性の電荷が付与され、像担持体上のトナー像が転写紙Ｐに転写される。このように、転写装置１０６は、その転写ベルト６ｂが、転写紙Ｐを介して像担持体１の表面に当接しながら、像担持体上のトナー像を転写紙Ｐに転写する。
【００４８】
本例においては、表面電位−８００Ｖに帯電した像担持体１に静電潜像を形成し、現像装置４において、その潜像をマイナス極性のトナーで現像し、バイアスローラ６ｅに１．４〜２ｋＶの電圧を印加してトナー像を転写紙上に転写する。このとき、転写紙を介して像担持体に接触した転写ベルトのニップ部における表面の電位は１．２〜１．８ｋＶになっている。転写ベルト６ｂとして、ベルト表面の電気抵抗が１×１０^９〜１×１０^１２Ω・ｃｍで、ベルト裏面の電気抵抗が１×１０^７〜５×１０^８Ω・ｃｍのものを使用しているため、転写ベルト上および転写紙上に付与された電荷は下流側に移動するに従って接触板６ｇによって除電される。転写後の転写紙は静電吸着によって転写ベルト上に吸着されて像担持体１上から離れ、転写ベルト６ｂによって搬送され定着装置８に進入し、定着後排紙される。
【００４９】
転写条件としては、高圧電源６ｈから出力された電流値をＩ_１とし、転写ベルト６ｈを介して接触板６ｇよりアース側へ流れる電流値を検出する。それをＩ_２としたとき、Ｉ_１−Ｉ_２＝Ｉｏｕｔ（＝一定）となるようにＩ_１の値を制御する。図示した例での最適条件はＩｏｕｔ＝３５±５μＡであったが、システムの違いによって最適条件は異なる。
【００５０】
Ｉ_１−Ｉ_２＝Ｉｏｕｔを３５〜４０μＡに制御し、転写ベルト６ｂの抵抗が２×１０^７〜８×１０^８Ω・ｃｍのとき、転写残トナーの帯電量は約−２０〜―３０μＣ／ｇであった。このように、転写工程による逆チャージが緩和され、転写残トナーのほとんどはもとの極性のままクリーニング装置９に入り、良好にクリーニングされる。なお、現像トナーの帯電量も約−２０〜―３０μＣ／ｇである。
【００５１】
これに対して、転写コロトロンによる方式では転写電流が６０〜７０μＡの時、転写残トナーの帯電量は約＋１０〜３０μＣ／ｇであり、極性反転しているトナーと極性反転していないトナーが混在しているので、クリーニング前帯電器等のトナー極性制御手段が必須となる。図６に示した例では転写ベルトを使用したが、ベルトの代わりに転写ローラを使用したものであっても同様な効果が得られる。図６における他の構成は、前述した各例の画像形成装置と同じく構成することができる。
【００５２】
次に、帯電装置２のより具体的な構成例を明らかにする。前述のように、図示した画像形成装置の帯電装置２は帯電ローラにより構成され、かかる帯電装置２は、図７乃至図１２に拡大して示すように、導電性基体１３とその周囲の抵抗層１４を備え、導電性基体１３は、直径が８〜２０ｍｍのステンレス鋼の円筒体である。また、抵抗層１４は、エピクロルヒドリンゴム層とその表面を覆う樹脂の表面層からなる。または、この抵抗層１４として、４フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等のフッ素樹脂を主成分とした、厚みの３０〜７００μｍ、表面粗さＲｚが０．２〜２μｍ程度の樹脂チューブを用いてもよい。またはその他の均一な帯電を行うことが可能な材料を用いてもよい。図７に示した帯電装置２は像担持体１の表面に接触しながら回転しているので、経時での感光膜の磨耗低減のために弾性体としている。図８乃至図１２に示すように、像担持体１と帯電装置２が非接触の場合には、両者を近接させるため帯電装置２の両端部に図示しないフィルムを巻きつけて、スペーサとした。このスペーサは、像担持体１に接触し、像担持体１と帯電装置２との間に、ある一定のギャップを得るようになっている。帯電装置２の硬度は、例えばＪＩＳ−Ａで３０〜８０度程度であるが、像担持体に接触させる必要がないのでその耐久性を考慮すると６０〜８０度もしくはこれ以上の硬度でもよい。帯電装置の他の構成と作用は前述したとおりである。
【００５３】
以上のような帯電装置を用いた図１に示した画像形成装置によって画像形成を行ったところ、Ａ４ ５０Ｋ枚通紙後から帯電装置２にトナーの付着が見られ始め、その後スジ状の汚れに変わった。この状態でさらに作像を繰り返すと帯電装置の汚れによる放電ムラが生じ、スジ状に汚れた部分の帯電電位の低下が見られた。そこで、図９に示す清掃部材２９より成る清掃手段を帯電ローラより成る帯電装置２の周面に接触配置し、同様に画像形成を行ったところ、５０Ｋ枚超過後も帯電部材の汚れが発生せず、代わりに清掃部材２９にトナー汚れが認められた。このまま１００Ｋ通紙まで帯電装置２は良好に清掃され、像担持体１の帯電電位の低下による異常画像は発生しなかった。画像形成装置本体内に浮遊するトナーが帯電装置２の周面に付着しても、そのトナーを清掃部材２９によって除去でき長期に亘って像担持体を安定状態で帯電することができる。清掃部材２９は、たとえばポリウレタンなどの発砲樹脂からなるいわゆるスポンジである。このスポンジ部材を帯状に成型し、例えばポリプロピレンなどの硬い樹脂に貼り付けて帯電部材に当接させるものである。スポンジは、その表面が多孔質のため、トナーやその添加剤であるシリカや通紙した紙からでる紙紛などを確実に保持するので、清掃部材に一度付着したトナーやシリカや紙紛が、帯電装置２に再び付着することがない。
【００５４】
また、図１０に示すように、帯電装置２の清掃手段を、ローラ形状にした導電性のブラシ部材１２９により構成することもできる。このブラシ部材１２９のブラシは帯電装置表面に接触し、当該ブラシ部材は例えばＳＵＳの金属棒の表面に、繊維を植毛した基布を巻きつけたものである。あるいは、金属棒に接着剤を塗布し、繊維を静電植毛したものを用いてもよい。このブラシ部材１２９は帯電装置２と同様に回転可能にすると効率のよいクリーニングが行えるが、装置の単純化のために回転しないような機構にしてもよい。あるいは、図１１に示すように、基部材３０に、ブラシの基端部を固定したブラシ部材２２９より成る清掃手段を用いることもできる。使用する繊維としては、絶縁性の繊維が良いが例えばナイロンなどのやわらかい繊維を使えば、帯電装置２の表面を傷つけることがないので、望ましい。さらに、図１２に示すように、帯電ローラより成る帯電装置２の周面に圧接するブレード３１より成る清掃手段を用いることもできる。
【００５５】
像担持体１に当接した帯電装置２にも、該帯電装置をクリーニングする清掃手段を設けることができる。また、この清掃手段として、帯電装置に接触するブラシを備えたブラシ部材を具備する装置を用いると、帯電ローラより成る帯電装置２の表面の静止摩擦係数が高いときも、長期に亘って、そのブラシが帯電装置の周面に接触でき、該帯電装置を良好にクリーニングすることができる。
【００５６】
一方、静電潜像を可視像化するトナーとして、重量平均径が４〜１５μｍのトナーを用いると、得られる画像の解像度を向上させることができる。
【００５７】
重量平均径の測定方法は、以下の手順にて行う。まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径を求めることができる。チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
【００５８】
次に一成分系現像剤及び二成分系現像剤のトナーを構成する結着樹脂や着色剤などの材料をあげる。トナー全体に占める割合は、結着樹脂が７５％〜９３％、着色剤が３％〜１０％、離型剤が３％〜８％、その他の成分は１％〜７％である。使用される結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトンなどがあげられる。
【００５９】
着色剤としては、従来より知られている無機又は有機の染料／顔料が使用可能であり、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダムンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダスレンブルーがあげられる。必要に応じて着色剤として磁性材料を用いることも可能である。
【００６０】
磁性材料としては、マグネタイト、γ−酸化鉄、フェライト鉄、過剰型フェライトの如き酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルの如き磁性金属；酸化鉄又は磁性金属と、コバルト、スズ、チタン、銅、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き金属との複合金属酸化物合金又は、混合物が挙げられる。これら磁性粒子は、平均粒径が０．０５乃至１．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．１乃至０．６μｍの範囲内、さらに好ましくは、０．１乃至０．４μｍの範囲内であることが良い。これらの磁性粒子は、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積が好ましくは１乃至２０ｍ^２／ｇの範囲内、特に２．５乃至１２ｍ^２／ｇの範囲内であることが良く、更にモース硬度が５〜７の範囲内であることが良い。磁性粒子の形状としては、８面体、６面体、球形、針状、鱗片状があるが、８面体、６面体、球形の異方性の少ないものが好ましい。磁性トナーとして用いる場合、磁性材料を含有する磁性トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対し１０〜１５０質量部、好ましくは２０〜１２０質量部磁性材料を含有することが良い。
【００６１】
トナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で添加剤を少量用いることができる。この添加剤としては、例えばテフロン（登録商標）粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤；例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤又はケーキング防止剤；例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤；及び逆極性の有機微粒子又は無機微粒子が挙げられる。
【００６２】
また、定着性などを改善するために離型剤を添加することもできる。離型剤としては、パラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体が挙げられる。誘導体は、酸化物、ビニル系モノマーとのブロック共重合体、ビニル系モノマーのグラフト変性物を含む。その他、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、鉱物系ワックス、ペトロラクタムも利用できる。
【００６３】
帯電制御剤については、トナーを負荷電性に制御する荷電制御剤として、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸系金属錯体、芳香族ダイカルボン酸系金属錯体があげられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、その無水物、そのエステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある
【００６４】
トナーを正荷電性に制御する荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物）、この微粒子状の荷電制御剤の個数平均粒径は好ましくは、４μｍ以下、より好ましくは、３μｍ以下が良い。これらの荷電制御剤をトナー粒子中に内添する場合には、トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対して好ましくは、０．１〜２０質量部、より好ましくは、０．２〜１０質量部含有することが良い。
【００６５】
トナーには、必要に応じて、一般に広く使用されているトナー用の添加剤、例えばコロイダルシリカのような流動化剤、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、炭化ケイ素等の研磨剤、脂肪酸金属塩などの滑剤等を含有させてもよい。無機微粉体はトナーに対して０．１〜２重量％使用されるのが好ましい。０．１重量％未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量％を超える場合は、細線間のトナー飛び散り，機内の汚染，感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。添加剤をトナーに混合する方法としては、従来公知の方法でよく、ヘンシェルミキサー、スピードニーダー等の装置により混合することができる。トナー混練・冷却後のトナー粉の製造方法としては、従来公知の方法でよく、例えば混練・冷却した後、これをジェットミルで粉砕し、分級して得られる。
【００６６】
上述の如きトナーは、乾式一成分現像剤及び乾式二成分現像剤として使用できる。二成分現像剤として用いる場合、トナーとキャリアとの混合割合は、一般にキャリア１００重量部に対しトナー０．５〜６．０重量部程度が適当である。乾式二成分現像剤として使用する場合、キャリア並びにトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０％を占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。
【００６７】
現像剤を構成するキャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。キャリアはより耐久性を長くする目的で、表面を樹脂で被覆することが好ましい。被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変成品である。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。被覆層の厚さは０．１〜２０μｍが好ましい。
【００６８】
二成分現像剤の製造例
ポリエステル樹脂（重量平均粒径３００μｍ 軟化温度８０．２℃）１００重量部
カーボンブラック １０重量部
ポリプロピレン（重量平均粒径 １８０μｍ） ５重量部
四級アンモニウム塩 ２重量部
上記組成の混合物を、溶融混練し、その後、粉砕、分級した。さらに、母体着色粒子１００重量部に対して、疎水性シリカ０．３重量部を混合し、平均粒径６．８μｍのトナーを得た。また、湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、球形粒子とした。この粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子１を得た。
シリコーン樹脂溶液 １００重量部
トルエン １００重量部
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン １５重量部
カーボンブラック ２０重量部
上記混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液１を調整した。この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて核体粒子１を１０００重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアを得た。上記磁性キャリアを９５重量部に対し、トナー５重量部の割合で混合し、二成分現像剤を作成し、図１に示した画像形成装置に用いたところ、画像の解像度が向上した。
【００６９】
また、静電潜像を可視像化するトナーとして球形状のトナーを用いると、不定形トナーを用いた場合よりも、転写材へのトナー像の転写率が向上し、画質が向上するだけでなく、クリーニング装置へ入力される転写残トナーの量が少なくなり、像担持体のクリーニング効率を高めることができる。
【００７０】
異型（粉砕）トナーＡとその球形化処理を行なったトナーＢとで同じ方法で像担持体上に作像し、転写装置で転写した後の像担持体上の転写残トナーの比較実験を行なった。母体はポリオール樹脂、体積平均粒径は両トナーとも７μｍで、同じ作像条件（帯電、露光、現像）で像担持体上にベタ画像を作像したあと、ベルト転写器に電圧を印加することにより中間転写体にトナー像を転写した。現像トナーの単位面積あたりの付着量は同じになるように現像バイアスを調整した。現像トナー付着量Ｍ１と中間転写体に転写された転写トナー付着量Ｍ２を吸引治具により測定し、転写残トナー付着量Ｍ３と、転写率（＝Ｍ２／Ｍ１×１００［％］）を算出し、グラフにしたものが図１３、図１４である。横軸は両図とも転写電圧である。図１３からわかるように、像担持体上に残った転写残トナー量は球形トナーのほうが少なかった。よって、クリーニング装置に入力されるトナー量は球形トナーのほうが少ないといえる。一般にクリーニング装置に入力するトナー量は少ないほうが装置への負担が少なく、長寿命が図れるため、球形トナーを用いることにより、装置の長寿命化が図れることになる。
【００７１】
従来のクリーニングブレードのみを用いたクリーニング装置では、球状の小粒径トナーをクリーニングすることはトナーがすり抜けやすいことから難しく、さらに形状の面からいうと不定形トナーより球形のトナーのほうが像担持体との付着力が強く、ブレードクリーニング性が悪い。このような課題を抱えたまま経時使用すると、クリーニングされなかったトナーが接触型の帯電装置に付着し、トナーが付着した箇所は放電が不安定になることから、次の作像時の帯電不良が発生する。このようにして画像品質が劣化する。これに対し、本例の画像形成装置においては、ブラシ部材を有するクリーニング装置が用いられているので、球状の小粒径トナーを用いても、トナー像転写後の像担持体表面のクリーニング性を高め、上述した不具合の発生を抑えることができる。
【００７２】
また、以上説明した各構成の画像形成装置の像担持体１として、アモルファスシリコン系の表面層を有する感光体、すなわちアモルファスシリコン感光体を使用すると、像担持体表面の経時的な磨耗をなくし、あるいは磨耗量を極く少なくでき、像担持体の寿命を延ばすことができる。
【００７３】
さらに、表面に粒子状物質（フィラー）を含有している像担持体を用いると、像担持体を強化でき、その寿命を延ばすことができる。かかる像担持体を用いても、ブラシ部材より成るクリーニング部材を備えたクリーニング装置を採用することによって、トナー像転写後の像担持体表面のクリーニング性を高く保つことができる。かかる像担持体の具体的な構成例を示すと、導電性基体上に直接または中間層を介して感光層を有する感光体において、この感光層が少なくとも電荷発生物質と電荷輸送物質と粒子状物質を含有し、かかる感光層の粒子状物質が導電性基体側より最も離れた表面側の含有率が多くすることにより、耐摩耗性の向上、電気特性の安定化が達成され、高感度、高耐久の感光体を得ることができる。図１５に示すように、本例の潜像担持体１の基本的構成は導電性支持体４０、潜像担持層（感光層）４１、粒子状物質４２を含有した表面層４３からなる。又、潜像担持層４１としては帯電可能な電気絶縁性で有ることが必要であるが、非光導電性の誘電層又は光導電性を有した感光層が使用可能で有る。露光によって光キャリアーが発生するいわゆる電子写真感光体としては、感光層４１が単層型（図１５）と電荷発生層４４と電荷輸送層４５に分離形成された積層型（図１６、１７）が使用可能である。図１６、図１７における符号４６は中間層を示している。
【００７４】
粒子状物質はバインダー樹脂、低分子電荷輸送物質、及び高分子電荷輸送物質と粉砕、分散し、塗工される。粒子状物質含有表面層中の粒子状物質の含有量は５〜５０重量％で好ましくは１０〜４０重量％であり、１０重量％以下であると耐摩耗性はあるものの十分でない。５０重量％以上であると感光層の透明性が損なわれる。平均粒径が０．０５〜１．０μｍ、好ましくは０．０５〜０．８μｍに粉砕、分散するのが好ましい。粒径が大きいと表面に頭出しクリーニングブレードを傷つけクリーニング不良が発生する。
【００７５】
（実施例）
かかる像担持体の製造例を示すと、φ３０ｍｍアルミニウムシリンダー上に、下記組成の下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液、粒子状物質層用塗工液を順次、塗布乾燥することにより、３．５μｍの下引き層、０．２μｍの電荷発生層、２５μｍの電荷輸送層を形成して、その上に下記粒子状物質塗工液をジルコニアビーズを用いてペイントシェーカーで２時間粉砕して塗工液とする。この液をスプレーで塗工して１．５μｍの粒子状物質層を設け電子写真感光体を得る。
【００７６】
〔下引き層用塗工液〕
アルキッド樹脂（ベッコゾール１３０７−６０−ＥＬ，大日本インキ化学工業製）６部
メラミン樹脂（スーパーベッカミンＧ−８２１−６０，大日本インキ化学工業製）４部
酸化チタン（ＣＲＥＬ 石原産業社製） ４０部
メチルエチルケトン ２００部
〔電荷発生層用塗工液〕
オキソチタニウムフタロシアニン顔料 ２部
ポリビニルブチラール（ＵＣＣ：ＸＹＨＬ） ０．２部
テトラヒドロフラン ５０部
〔電荷輸送層用塗工液〕
ポリカーボネート樹脂（Ｚポリカ、帝人化成社製 Ｍｖ５万） １０部
【化１】

ジクロルメタン １００部
１％シリコーンオイル（ＫＦ５０信越シリコーン社製）ジクロルメタン溶液 １部
〔粒子状物質層用塗工液〕
ポリカーボネート樹脂（Ｚポリカ、帝人化成社製 Ｍｖ５万） ５部
酸化チタン（ＣＲ９７ 石原産業社製） ２部
【化２】

シクロヘキサノン（以後アノン） ２００部
平均粒径は堀場製作所製ＣＡＰ５００で計測したところ０．３μｍであった。分散媒は１：１ｖｏｌである。
【００７７】
（比較例）
上記実施例と同様にして下引き層、電荷発生層、電荷輸送層を設けた。これは粒子状物質層の無い低分子電荷輸送層の比較感光体とした。実施例、比較例の感光体を図１に示した画像形成装置に装着し、暗部電位８００Ｖ、明部電位１００Ｖに設定し５万枚の試験を行った。初期感度は７８０ｎｍ単色光で表面電位８００Ｖからの半減露光量。膜厚は渦電流式膜厚計フィシャー社製フィシャーコープＭＭＳで測定した。結果は表２に示す。粒子状物質を含有した感光体は摩耗量が少なく、感光体寿命が向上した。
【表２】

【００７８】
（使用材料の具体例）
本発明に用いられる粒子状物質としては、表面層の構成樹脂より堅い粒子状物質であれば使用可能であり、無機物質、有機物質が使用可能である。例えば、酸化チタン、シリカ、酸化錫、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、窒化ケイ素、酸化カルシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム等の金属酸化物が挙げられるが、特に良好なものとして酸化チタン、シリカ、酸化ジルコニウム等が挙げられる。これら粒子状物質は分散性向上などの理由から無機物、有機物で表面処理されてもよい。一般に撥水性処理としてシランカップリング剤で処理したもの、あるいはフッ素系シランカップリング剤処理したもの、高級脂肪酸処理したもの。無機物処理としてはフィラー表面をアルミナ、ジルコニア、酸化スズ、シリカ処理したものが使用可能である。バインダー樹脂としては熱可塑性樹脂、硬化性樹脂が使用可能である。例えば、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、エポキシ樹脂等が挙げられるが、特に好ましいバインダー樹脂としては一般式２（化３）、及び３（化４）で示されるポリカーボネートである。
【化３】

【化４】

Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７はそれぞれ独立して水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基又はハロゲン原子を表し、又は置換もしくは無置換のアリール基を表す。Ｘは脂肪族の２価基、環状脂肪族の２価基を表し、Ｙは単結合、炭素原子数１〜１２の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、−Ｏ−，−Ｓ−，−ＳＯ−，−ＳＯ_２−，−ＣＯ−，−ＣＯ−Ｏ−Ｚ−Ｏ−ＣＯ−（式中Ｚは脂肪族の２価基を表す。）または、
【化５】

（式中、ａは１〜２０の整数、ｂは１〜２０００の整数、Ｒ_８、Ｒ_９は置換または無置換のアルキル基又はアリール基を表す。）を表す。ここで、 Ｒ_６とＲ_７，Ｒ_８とＲ_９は、それぞれ同一でも異なってもよい。ｐ，ｑは組成を表し、０．１≦ｐ≦１、０≦ｑ≦０．９、ｎは繰り返し単位数を表し５〜５０００の整数である。一般式の具体例は後述する。これらポリカーボネートは強靱性が高く、フィルム性が良いことが挙げられ、またこのフィラー層は電荷輸送機能をもたせるため低分子電荷輸送材との相溶性良いことが重要な条件であることから一般式２、及び３で示されるポリカーボネート好適である。
【００７９】
感光体表面電荷が負極性の場合の電荷輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、９−（ｐ−ジエチルアミノスチリルアントラセン）、１，１−ビス−（４−ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体などが挙げられる。これらの低分子電荷輸送物質は、単独または２種以上の混合物として用いることが出来、粒子状物質含有層中の低分子輸送物質（Ｄ）、バインダー樹脂（Ｒ）及び粒子状物質（Ｆ）の含有量はＤ：Ｒ：Ｆ＝１０〜４０：３５〜５５：５〜４０重量％含有させる。低分子電荷輸送物質が１０重量％以下になると電荷移動性に起因すとと考えられる明部電位上昇、４０重量％以上であると膜強度低下、バインダー樹脂は低分子輸送物質、及び粒子状物質を固定させる為で３５重量％以下であると粒子状物質層の脆化が発生し、５５重量％以上であると低分子輸送物質、及び粒子状物質量とのバランスの点で電気特性、膜強度で好ましくない、粒子状物質量は５重量％以下であると、耐摩耗性の点で好ましくない、４０重量％以上であると膜の不透明化による地汚れなど画像劣化が発生する。
【００８０】
分散溶媒としては、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンのケトン類、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブなどのエーテル類、トルエン、キシレンなどの芳香族類、クロロベンゼン、ジクロルメタンなどのハロゲン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類が使用され、ボールミル、サンドミル、振動ミルなどを用いて分散、粉砕する、粒子状物質の添加量は０．５重量％〜５０重量％、好ましくは５重量％〜４０重量％である。粒子状物質の粒径は０．０５〜１．０μｍで好ましくは０．０５〜０．８μｍである。粒子状物質添加層を積層の場合の膜厚は０．５〜１０μｍで好ましくは０．５〜５μｍである。塗工方法としては浸漬法、スプレー塗工法、リングコート法、ロールコータ法、グラビア塗工法、ノズルコート法、スクリーン印刷法等が採用される。
【００８１】
像担持体の感光層は、単層型でも積層型でもよい。電荷発生層は、電荷発生物質を主成分とする層で、必要に応じてバインダー樹脂を用いることもある。電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。電荷発生層に必要に応じて用いられるバインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミドなどが用いられる。これらのバインダー樹脂は、単独または２種以上の混合物として用いることが出来る。更に、必要に応じて低分子電荷輸送物質を添加してもよい。
【００８２】
次に、電荷輸送層について説明する。電荷輸送層は、電荷輸送材とバインダー樹脂と伴に溶解、塗工し電荷輸送層とし使用できバインダー樹脂としてはフィルム性の良いポリカーボネート（ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＺタイプ、ビスフェノールＣタイプ、あるいはこれら共重合体）、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリエステル、メタクリル樹脂、ポリスチレン、酢酸ビニル、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂などが用いられる。これらのバインダーは、単独または２種以上の混合物として用いることが出来る。電荷輸送層に使用される低分子電荷輸送物質は、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体（特開昭５２−１３９０６５、５２−１３９０６６号公報に記載）イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体（特願平１−７７８３９号公報に記載）、ベンジジン誘導体（特公昭５８−３２３７２号公報に記載）、α−フェニルスチルベン誘導体（特開昭５７−７３０７５号公報に記載）、ヒドラゾン誘導体（特開昭５５−１５４９５５、５５−１５６９５４、５５−５２０６３、５６−８１８５０などの公報に記載）、トリフェニルメタン誘導体（特公昭５１−１０９８３号公報に記載）、アントラセン誘導体（特開昭５１−９４８２９号公報に記載）、スチリル誘導体（特開昭５６−２９２４５、５８−１９８０４３号公報に記載）、カルバゾール誘導体（特開昭５８−５８５５２号公報に記載）、ピレン誘導体（特願平２−９４８１２号公報に記載）などを使用することができる。
【００８３】
次に、感光層が単層構成の場合について述べる。キャスティング法等で単層感光層を設ける場合、多くは電荷発生物質と低分子ならびにバインダー樹脂よりなる機能分離型のものが挙げられる。即ち、電荷発生物質ならびに電荷輸送物質には、前出の材料を用いることができる。また、低分子電荷輸送物質とバインダー樹脂の代わりとして高分子電荷輸送物質を用いることができる。こちらも前出の材料を使用することができる。また、必要により可塑剤やレベリング剤を添加することもできる。更に、必要に応じて用いることの出来るバインダー樹脂としては、先に電荷輸送層で挙げたバインダー樹脂をそのまま用いる他に、電荷発生層で挙げたバインダー樹脂を混合して用いてもよい。単層感光体の膜厚は、５〜１００μｍ程度が適当であり、好ましくは、１０〜４０μｍ程度が適当である。
【００８４】
感光体には、導電性支持体と感光層（積層タイプの場合には、電荷発生層）との間に下引き層を設けることができる。下引き層は、接着性を向上する、モワレなどを防止する、上層の塗工性を改良する、残留電位を低減するなどの目的で設けられる。下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤でもって塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン、等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂などが挙げられる。また、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物、あるいは金属硫化物、金属窒化物などの微粉末を加えてもよい。これらの下引き層は、前述の感光層のごとく適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。
【００８５】
更に下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用して、例えばゾル−ゲル法等により形成した金属酸化物層も有用である。この他、下引き層にはＡｌ_２Ｏ_３を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物や、ＳｉＯ，ＳｎＯ_２，ＴｉＯ_２，ＩＴＯ，ＣｅＯ_２等の無機物を真空薄膜作製法にて設けたものも良好に使用できる。下引き層の膜厚は０〜５μｍが適当である。
【００８６】
また、耐環境性の改善のため、とりわけ、感度低下、残留電位の上昇を防止する目的で、酸化防止剤を添加することができる。酸化防止剤は、有機物を含む層ならばいずれに添加してもよいが、電荷輸送物質を含む層に添加すると良好な結果が得られる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、帯電装置の高電圧印加により電源コスト高、及びオゾンの大量発生を防止できると共に、クリーニング装置による像担持体表面のクリーニング性を効果的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】従来のクリーニング装置を有する画像形成装置を示す概略図である。
【図３】画像形成装置の他の例を示す概略図である。
【図４】画像形成装置のさらに他の例を示す概略図である。
【図５】画像形成装置のさらに別の例を示す概略図である。
【図６】画像形成装置のさらに他の例を示す概略図である。
【図７】帯電装置の拡大図である。
【図８】帯電装置の拡大図である。
【図９】帯電装置の拡大図である。
【図１０】帯電装置の拡大図である。
【図１１】帯電装置の拡大図である。
【図１２】帯電装置の拡大図である。
【図１３】転写残トナー付着量と転写電圧の関係を示すグラフである。
【図１４】転写率と転写電圧の関係を示すグラフである。
【図１５】像担持体の断面構造を示す説明図である。
【図１６】像担持体の断面構造を示す説明図である。
【図１７】像担持体の断面構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 像担持体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
６，１０６ 転写装置
９ クリーニング装置
１１，１１１，１２９，２２９ ブラシ部材
１６，１１６ ブラシ
１７，１１７ トナー回収ローラ
１８，１１８ スクレーパ部材
２４，１２４ トナー帯電極性制御手段
４２ 粒子状物質

Claims (12)

1. 像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、帯電された像担持体を露光して該像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、該静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該トナー像を転写材に転写する転写装置と、トナー像を転写したあとの像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置を備えた画像形成装置において、
   前記帯電装置として、像担持体表面に対して近接し、又は当接する帯電装置を使用し、前記クリーニング装置のクリーニング部材が像担持体表面に接するブラシ部材より成ることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記クリーニング装置は、前記ブラシ部材のほかに、該ブラシ部材のブラシに当接して所定極性のバイアス電圧が印加されるトナー回収ローラと、該トナー回収ローラに当接したスクレーパ部材とを有し、前記ブラシ部材のブラシが導電性を有している請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記クリーニング装置は、２本のブラシ部材と、その各ブラシ部材のブラシにそれぞれ当接して互いに異なるバイアス電圧を印加されるトナー回収ローラと、その各回収ローラにそれぞれ当接したスクレーパ部材とを有し、前記各ブラシ部材のブラシが導電性を有している請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の表面移動方向に関し、前記クリーニング装置のクリーニング部材よりも上流側であって、像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写位置よりも下流側の像担持体表面部分に付着する転写残トナーの帯電極性を揃えるトナー帯電極性制御手段を設けた請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記トナー帯電極性制御手段が、像担持体表面に接触して転写残トナーを帯電するように構成されている請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記転写装置が、転写材を介して像担持体表面に当接する接触型の転写装置である請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記帯電装置をクリーニングする清掃手段を設けた請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記清掃手段は、帯電装置に接触するブラシを備えたブラシ部材を具備する請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記静電潜像を可視像化するトナーとして、重量平均径が４〜１５μｍのトナーを用いた請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記静電潜像を可視像化するトナーとして球形状のトナーを用いた請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記像担持体がアモルファスシリコン感光体である請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記像担持体が表面に粒子状物質を含有している請求項１乃至１１のいずれかに記載の画像形成装置。

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