JP3574624B2 - クリーニング装置、およびそれを備える画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンタやファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置のうち、特に帯電・書込み・現像・転写・クリーニング等を繰り返して像担持体上に逐次トナー画像を形成し、そのトナー画像を順次転写して記録媒体に記録を行う電子写真式の画像形成装置に関する。および、そのような電子写真式画像形成装置において、クリーニング手段を用いて像担持体上をクリーニングするクリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真法を用いた画像形成装置の画像品質に対する要求が強くなっている。画像品質を向上させるためには、トナーの小粒径化、球形化がその有力な手段であることがわかってきた。また、フルカラー画像においては、画像の光沢が画像品質に大きく寄与することがわかってきた。
【０００３】
これらの要求を満足するトナーとして、重合法によるトナーがある。重合トナーでは、粒径分布の狭い小粒径トナー、球形トナーを効率的に製造することができる。特に、ウレア結合を有する変性されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、ワックスを含有させた乾式球形トナーを用いることにより、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に画像の色再現性、透明性、光沢安定性に優れる画像が得られる。
【０００４】
しかしながら、重合法による小粒径の球形トナーは、いくつかの問題点があることが知られている。最も重要な問題としては、像担持体表面に残った転写残トナーのクリーニング手段による完全除去が困難で、クリーニング不良が発生することである。特に、ブレードクリーニング方式においては、クリーニング時にトナーが像担持体とクリーニングブレードの接触部間で最密充填状態に近くなり、像担持体に対して強い付着力を持っている１層目トナーと次の２層目トナーとの間でトナーが滑り、一層目トナーがクリーニング不良として像担持体上に残ってしまう。
【０００５】
このような問題を解決するために、クリーニングブレードを像担持体表面に圧接し、像担持体表面の残留トナーを除去する画像形成装置のクリーニング方法において、クリーニングブレードに導電性部材を用いて、これに交流バイアス電圧および現像時のトナーの帯電電荷と同極性の直流バイアス電圧を印加して像担持体表面の残留トナーを除去することが提案されている（特開平５−２６５３６０号公報参照）。
【０００６】
また、転写後の感光体上の残留トナーをクリーニングブレードで掻き落して感光体表面を清掃する電子写真装置のクリーニング装置において、クリーニングブレードを導電性材料でつくり、それをアースする。あるいは、残留トナーと逆極性の直流電圧を印加したり、残留トナーと同極性の直流電圧を印加したり、それに交流電圧を印加したりすることが提案されている（特開平７−２１００５３号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれも、クリーニングブレードを像担持体に当接し、トナーをかき取ることによってクリーニングする作用があるため、従来トナーより低溶融粘度であるシャープメルト性のポリエステル系のトナーバインダーを用いたトナーの場合、トナー樹脂内部の表面近傍に存在するワックスが、その圧力によって表面に滲み出て像担持体にこすりつけられることによって付着する、いわゆるワックスフィルミングが起こってしまう。
【０００８】
図２３は、ワックス含有トナーからワックスが滲み出たときと、ワックスを含まないトナーを用いたときの複写機の動作時間による感光体の摩擦係数を測定した結果である。このように感光体へのワックスフィルミングが発生すると、感光体の摩擦係数がかなり低下してしまう。像担持体へのワックスフィルミングにより像担持体の摩擦係数が低下して像担持体とトナーとの付着力が低減する。このため、紙などの転写材と感光体のニップ前で感光体上のトナーが放電により転写材に異常転写しやすくなり、いわゆる転写チリという異常画像が発生する。
【０００９】
そこで、この発明の第１の目的は、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置において、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、ワックスフィルミングの発生を防止するとともに、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることにある。
【００１０】
この発明の第２の目的は、像担持体とクリーニング手段との摺擦を少なくして像担持体の一層の長寿命化を図ることにある。
【００１１】
この発明の第３の目的は、像担持体とクリーニング手段との摺擦により像担持体からのトナー除去効率の向上することにある。
【００１２】
この発明の第４の目的は、像担持体とクリーニング手段との静止摩擦係数の差により像担持体からのトナー除去効率の向上することにある。
【００１３】
この発明の第５の目的は、クリーニングローラからトナーを除去することにある。
【００１４】
この発明の第６の目的は、転写後の逆極性トナーによるクリーニング不良を低減することにある。
【００１５】
この発明の第７の目的は、像担持体へのダメージを低減し、クリーニング不良による画像不良の発生を防止することにある。
【００１６】
この発明の第８の目的は、転写後の正負極性が混在するトナーの場合、ブラシローラに片方の極性のみ印加しただけであると、一方の極性トナーが残留することとなるから、極性の如何に拘わらず全ての残留トナーをクリーニングすることにある。
【００１７】
この発明の第９の目的は、ブラシの植毛間の隙間にあるトナーがクリーニングされずに残留してクリーニング不良が発生することを防止し、この間隙トナーのクリーニング不良を無くし、確実にクリーニングすることにある。
【００１８】
この発明の第１０の目的は、ブラシの植毛構成を規定することで、すり抜けトナーを無くし、クリーニング性能を向上することにある。
【００１９】
この発明の第１１の目的は、球形のトナーは転がり易いことから、ブラシの両脇から転がり漏れ、クリーニング不良が発生することを防止することにある。
【００２０】
ブラシクリーニングでは転写残トナーの付着量によらずブラシ先端が残像を掻き落す効果によって優れたクリーニング性を有しているが、掃き目状のクリーニング不良が発生する場合があった。一方、ローラクリーニングでは当接幅全域で良好なクリーニング性が得られるが、転写性能が不足し、トナーが積層した部分に対してはクリーニング性が低下する場合があった。
【００２１】
そこで、この発明の第１２の目的は、どのような転写残トナーに対しても優れたクリーニング性能を発揮可能とすることにある。
【００２２】
ところで、２つのクリーニング手段を設けると、高いクリーニング性能が得られるが、像担持体表面を占有する面積が大きくなり、画像形成装置の小型化が困難になる。
【００２３】
そこで、この発明の第１３の目的は、特にタンデム方式のカラー画像形成装置において、像担持体を小径とし装置全体をコンパクトとし、占有面積を可能な限り小さくすることにある。
【００２４】
また、クリーニングローラをカウンタ方向に回転した場合、クリーニングローラ上に付着させたトナーがブラシローラによって掻き落されないと、クリーニングローラの像担持体下流側で像担持体に再付着する場合がある。
【００２５】
そこで、この発明の第１４の目的は、クリーニングローラ上に付着させたトナーが像担持体に再付着することを防ぎ、クリーニング性が低下することを防止することにある。
【００２６】
この発明の第１５の目的は、クリーニングブラシをトレーリング方向に回転した場合、像担持体上のトナーをクリーニングブラシ上に付着させた後、クリーニングローラとの摺擦運動を行うことにより、クリーニングローラに対するクリーニング性能の低下を防止することにある。
【００２７】
一般にクリーニングローラの材料は像担持体に対して変形して当接するように構成するので、像担持体に比べて摺擦に対する耐久性は低下する課題がある。特に請求項１３の画像形成装置では同一のクリーニングブラシがクリーニングローラおよび像担持体を摺擦する構成としているので、ブラシ材料の剛性を調整してクリーニング性と耐久性を個別に最適化することが難しい。
【００２８】
そこで、この発明の第１６の目的は、クリーニングブラシ摺擦に伴うクリーニングローラの耐久性の低下を回避するとともに、クリーニングブラシの像担持体クリーニング性能を維持することにある。
【００２９】
また、転写後のトナー極性は転写部に置ける電荷注入や放電現象により極性が反転してしまうトナーが発生する場合があり、静電的なクリーニング性が得られない場合があった。
【００３０】
そこで、この発明の第１７の目的は、トナーの帯電極性によらず、確実なクリーニング性能を維持することにある。
【００３１】
また、カラー画像形成装置などの場合、像担持体を中心とした作像ユニットを複数並置して配置することがあるが、その場合画像形成装置自体が大きくなってしまう。
【００３２】
そこで、この発明の第１８の目的は、カラー画像形成装置などの場合に、装置を小型化するとともに、コストを下げることにある。
【００３３】
さらに、クリーニングローラが転写残トナーにより汚染され、その汚染量が多くなった場合、像担持体への帯電機能に異常をきたし、帯電ムラなどを発生することがあった。
【００３４】
そこで、この発明の第１９の目的は、クリーニングローラの汚れを防止することにある。
【００３５】
さらにまた、クリーニングローラは弾性体からなり、表面に付着したトナーを除去するために同じ弾性材料を用いると、トナーに対するストレスが大きくなってしまう。また、ブレードを用いても同様にクリーニングローラ、トナーへのストレスが大きくなる、クリーニングローラへのワックスフィルミングが問題となる。
【００３６】
そこで、この発明の第２０の目的は、トナーに対するストレスを低減することにある。
【００３７】
この発明の第２１の目的は、クリーニングローラからのトナー除去性能を向上するとともに、トナーに対するストレスを低減することにある。
【００３８】
この発明の第２２の目的は、クリーニングローラ上のトナーを振動させて、同様にクリーニングローラからのトナー除去性能を向上するとともに、トナーに対するストレスを低減することにある。
【００３９】
この発明の第２３の目的は、画像形成装置において、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、ワックスフィルミングの発生を防止するとともに、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることにある。
【００４０】
この発明の第２４の目的は、作像ユニットを少なくとも４つ以上有する画像形成装置において、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、ワックスフィルミングの発生を防止するとともに、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることにある。
【００４１】
この発明の第２５の目的は、中間転写体を有する画像形成装置において、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、ワックスフィルミングの発生を防止するとともに、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることにある。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、
変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有して、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
クリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成して、像担持体上をクリーニングすることを特徴とする。
【００４３】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段を、弾性体をローラ形状に形成したクリーニングローラとし、像担持体への押し当て位置においてその像担持体の回転速度と同じ回転速度とすることを特徴とする。
【００４４】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項１に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段を、弾性体をローラ形状に形成したクリーニングローラとし、像担持体への押し当て位置においてその像担持体の回転速度と異なる回転速度とすることを特徴とする。
【００４５】
請求項４に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項２または３に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段の表面の静止摩擦係数を像担持体の表面の静止摩擦係数よりも大きくすることを特徴とする。
【００４６】
請求項５に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項２、３または４に記載のクリーニング装置において、回動するクリーニングローラに当接するように清掃部材を設けることを特徴とする。
【００４７】
請求項６に記載の発明は、上述した第６の目的を達成すべく、請求項１、２、３、４または５に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段の上流位置に極性制御手段を有することを特徴とする。
【００４８】
請求項７に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、請求項１に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段をブラシローラとすることを特徴とする。
【００４９】
請求項８に記載の発明は、上述した第８の目的を達成すべく、請求項７に記載のクリーニング装置において、ブラシローラとして、極性の異なるものを２本を有することを特徴とする。
【００５０】
請求項９に記載の発明は、上述した第９の目的を達成すべく、請求項７または８に記載のクリーニング装置において、ブラシローラのブラシは、ローラ軸方向およびローラ回転方向に植毛を配列して設け、配列した植毛のローラ軸方向を行、ローラ回転方向を列とするとき、行毎に行方向にずらして植毛することを特徴とする。
【００５１】
請求項１０に記載の発明は、上述した第１０の目的を達成すべく、請求項９に記載のクリーニング装置において、ブラシローラの植毛径をｄ、植毛のローラ軸方向ピッチをＰ、再び同一列上に植毛がくる、植毛のローラ回転方向行をｎ行目とするとき、
ｄ≧Ｐ/ｎ
とすることを特徴とする。
【００５２】
請求項１１に記載の発明は、上述した第１１の目的を達成すべく、請求項７、８、９または１０に記載のクリーニング装置において、ブラシローラのブラシ繊維を、主枝と副枝から構成することを特徴とする。
【００５３】
請求項１２に記載の発明は、上述した第１２の目的を達成すべく、請求項１に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段として、像担持体を摺擦するクリーニングブラシと、そのクリーニングブラシより、像担持体の移動方向下流位置で、像担持体に当接するクリーニングローラとを併用することを特徴とする。
【００５４】
請求項１３に記載の発明は、上述した第１３の目的を達成すべく、請求項１２に記載のクリーニング装置において、クリーニングブラシを、クリーニングローラを摺擦するように配置することを特徴とする。
【００５５】
請求項１４に記載の発明は、上述した第１４の目的を達成すべく、請求項１２に記載のクリーニング装置において、クリーニングローラの回転方向を、像担持体の移動方向に対してトレーリング方向とすることを特徴とする。
【００５６】
請求項１５に記載の発明は、上述した第１５の目的を達成すべく、請求項１２に記載のクリーニング装置において、クリーニングブラシの回転方向を、像担持体の移動方向に対してカウンタ方向とすることを特徴とする。
【００５７】
請求項１６に記載の発明は、上述した第１６の目的を達成すべく、請求項１４または１５に記載のクリーニング装置において、クリーニングブラシがクリーニングローラを摺擦する速度を、クリーニングローラ表面の回転速度の１０％以内とすることを特徴とする。
【００５８】
請求項１７に記載の発明は、上述した第１７の目的を達成すべく、請求項１２に記載のクリーニング装置において、クリーニングブラシとクリーニングローラにそれぞれ異なる極性の電圧を印加することを特徴とする。
【００５９】
請求項１８に記載の発明は、上述した第１８の目的を達成すべく、請求項１に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段としてクリーニングローラを用い、そのクリーニングローラが、像担持体を均一に帯電する帯電装置を兼ねていることを特徴とする。
【００６０】
請求項１９に記載の発明は、上述した第１９の目的を達成すべく、請求項１８に記載のクリーニング装置において、クリーニングローラの表面に付着しているトナーを除去するトナー除去手段を有することを特徴とする。
【００６１】
請求項２０に記載の発明は、上述した第２０の目的を達成すべく、請求項１９に記載のクリーニング装置において、トナー除去手段をブラシで構成することを特徴とする。
【００６２】
請求項２１に記載の発明は、上述した第２１の目的を達成すべく、請求項１９または２０に記載のクリーニング装置において、トナー除去手段に、電源から電圧を印加することを特徴とする。
【００６３】
請求項２２に記載の発明は、上述した第２２の目的を達成すべく、請求項２１に記載のクリーニング装置において、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加することを特徴とする。
【００６４】
請求項２３に記載の発明は、上述した第２３の目的を達成すべく、
変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有して、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
像担持体と、その像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、像担持体上の静電潜像にトナーを付着して顕像化する現像装置と、現像されたトナー像を転写材に転写する転写装置と、画像転写後の前記像担持体上をクリーニングするクリーニング装置とを有し、
そのクリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成することを特徴とする。
【００６５】
請求項２４に記載の発明は、上述した第２４の目的を達成すべく、
変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有して、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
像担持体と、その像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、像担持体上の静電潜像にトナーを付着して顕像化する現像装置と、現像されたトナー像を転写材に転写する転写装置と、画像転写後の像担持体上をクリーニングするクリーニング装置とからなる作像ユニットを少なくとも４つ以上有し、
その各作像ユニットにおいて、クリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成することを特徴とする。
【００６６】
請求項２５に記載の発明は、上述した第２５の目的を達成すべく、
変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有して、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
像担持体と、その像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、像担持体上の静電潜像に複数色のトナーを付着して顕像化する複数の現像装置と、現像された複数色のトナー像を電圧が印加されている中間転写体に転写し、その中間転写体上の複数色のトナー像を転写材へ転写する転写装置と、画像転写後の像担持体上をクリーニングするクリーニング装置とを有し、
そのクリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成することを特徴とする。
【００６７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１は、この発明によるクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【００６８】
図中符号１は、矢印Ａ方向に回転する像担持体である。図中符号１１は、クリーニング装置である。クリーニング装置１１は、クリーニング手段であるクリーニングローラ２とスクレーパブレード部材（清掃部材）３と搬送コイル４を有している。クリーニングローラ２は、例えば金属軸部の周囲にゴム硬度１５°〜８０°でかつ体積抵抗が１０５から１０１５（Ω・ｃｍ）である導電性弾性層（例えば、導電性ゴムで成形した層）を設けたものである。また、クリーニングローラ２は、例えば前記ゴム層の周囲に体積抵抗１０６〜１０１６（Ω・ｃｍ）である導電性フッ素樹脂からなるチューブまたはコート層を設けたものでもよい。
【００６９】
このクリーニングローラ２は、図示しない加圧部材により３００〜７００（ｇｆ）の力で像担持体１表面に押圧され、また像担持体１表面に対して０．２〜１．０（ｍｍ）の喰込み量を持つ位置に設置され、その表面の粗さがＲＺ≦５（μｍ）である。
【００７０】
図示例では、芯金５の周囲にゴム硬度７０°、体積抵抗が１０９（Ω・ｃｍ）の導電性弾性体を設けたクリーニングローラ２をクリーニング手段として使用し、ばねによって５００（ｇｆ）の力で像担持体１表面に押圧し、像担持体１に対して０．３（ｍｍ）の喰込み量をもつ位置に設置した。
【００７１】
また、図示していないクリーニング手段駆動手段により像担持体１の回転速度と等速で回転するようになっている。このクリーニングローラ２の回転に伴い、像担持体１上からクリーニングローラ２上に付着した残留トナーは、ブレードホルダで保持されるシート状ポリウレタンからなるスクレーパブレード部材３の接触部に達し、同スクレーパブレード３によりクリーニングローラ２表面から引き剥がされ、回転する搬送コイル４上に落下し、同搬送コイル４によってクリーニング装置１１外へ排出される。
【００７２】
図２は、図１のクリーニング装置１１を備える画像形成装置の要部の概略構成図である。
【００７３】
この画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転する像担持体１の周囲に、帯電装置７、露光装置８、現像装置９、転写装置１０、クリーニング装置１１、除電装置１２を配置している。また、図示しないが、像担持体１上から転写された転写材上のトナー画像を定着するための定着装置を配置している。
【００７４】
像担持体１は、この図示例では負帯電のＯＰＣ（有機光半導体）感光体である。像担持体１は、ＯＰＣ感光体以外でもよく、例えば無機感光体、アモルファスシリコン感光体などでもよい。図示例では、回転速度を、２００（ｍｍ／ｓｅｃ）とする。
【００７５】
帯電装置７は、像担持体１と接触して配置され、所定の電圧を印加することによって像担持体１を所定の極性、所定の電位に帯電する。この例においては、帯電ローラを用い、像担持体１をマイナス極性に一様に帯電させている。帯電装置７は、像担持体１と非接触に配置された電極ワイヤとグリッド電極からなるスコロトロン帯電装置を用いてもよい。
【００７６】
露光装置８は、発光素子としてＬＤを使用し、画像データに基づき像担持体１に光を照射することによって静電潜像を形成している。この例ではＬＤを用いているが、ＬＥＤなどの発光素子を用いてもよい。
【００７７】
現像装置９は、現像剤を保持するために内部に固定されたマグネットローラを備えた回転自在の現像剤担持体と現像剤を攪拌しながら搬送するための攪拌搬送スクリュを備えている。この例では、現像剤としてトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分磁気ブラシ現像を用いている。キャリアを必要としない一成分現像の構成でもよい。現像剤担持体には、現像バイアス電源から電圧が印加され、現像領域にて静電潜像に帯電したトナーを付着させて現像を行う。使用しているトナーについては、詳しく後述する。
【００７８】
転写装置１０は、転写時に像担持体１表面に所定の押圧力で接触し、図示していない電源から電圧が印加されることにより、像担持体１と転写装置１０との間の転写ニップ部で像担持体１表面のトナー像を転写材に転写する。この例では、転写ローラを用いて転写を行っている。コロトロン、転写ベルトなどの転写装置を用いてもよい。
【００７９】
除電装置１２は、像担持体１の残留電荷を除電するもので、ＬＥＤを用いている。
【００８０】
さて、図２に示す画像形成装置において、作像工程後、クリーニング装置１１へ送られてきた像担持体１上の残留トナーは、クリーニングローラ２との対向部に達する。
【００８１】
表１に、ベタ画像を像担持体１上に作像したときの現像後、転写後のトナー単位重量あたりの帯電量（以後Ｑ／Ｍと呼ぶ）を測定した結果を示す。画像面積を固定したベタ画像パターンを像担持体１上に作像し、現像、転写、クリーニング等の各プロセス終了後に画像形成装置のメインスイッチを強制的にＯＦＦにし、像担持体１上に形成されたトナー像を吸引治具によりエアーポンプで吸引しながら、そのトナーのクーロン量をクーロンメータ（ケスレー製エレクトロメータ６１１）により測定し、吸引治具により吸引したトナーの重量とクーロン量から単位重量あたりのトナー電荷量（μＣ／ｇ）を算出した。
【００８２】
表１のように、転写電圧を変化させると転写残トナーのＱ／Ｍも変化することがわかった。転写装置１０に対しては、転写材の種類、画像形成装置の使用環境や使用モード、また経時変動といった、様々な変動因子に対する転写効率の変化を吸収するようにプロセスコントロールが行われ、状況に応じて最良の画像が得られる転写電圧になるように制御されている。その結果、例えば表１の▲２▼転写電圧の変化があった場合に感光体上の転写残トナーの帯電量が表１中の▲３▼転写残トナーＱ／Ｍのように変動する。
【００８３】
【表１】
【００８４】
そこで、クリーニングローラ２の芯金５に電源６より直流電圧を印加すると、転写残トナーは、表１に記載のようにマイナス極性であるので、クリーニングローラ２と像担持体１との間で形成するプラスの電界により、トナーがクリーニングローラ２に付着し、像担持体１はクリーニングされる。
【００８５】
図示例では、像担持体１とクリーニングローラ２が同じ速度となるようにして、クリーニングローラ２の芯金５に７００（Ｖ）印加した。この条件において、残トナーをテープに転写し、その反射率（ＩＤ）を測定したところは０．０２となり、良好にクリーニングされた。なお、この条件に限らず、４００〜８００（Ｖ）でも同様に良好なクリーニング性が得られた。ただし、この適正バイアスは、環境条件、使用するクリーニングローラ２の抵抗値、厚みなどにより変動する。
【００８６】
ここで、「残トナーＩＤ」の測定方法は、以下のとおりである。クリーニングローラ２通過後の像担持体１上クリーニング残トナーを透明テープ（日東電工製プリンタック）によりテープ転写し、その画像濃度（Ｉｍａｇｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ）を画像濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８）により測定し、その反射率を測定し残トナーＩＤとした。トナーが存在しない場合のテープの画像濃度を測定してリファレンスＩＤとし、前記残トナーＩＤからリファレンスＩＤを差し引くことで、クリーニング残トナーＩＤとした。
【００８７】
図示例で使用しているトナーは、ウレア結合を有する変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、光沢度が５〜３０（％）になる定着画像に接する定着部材表面の温度幅が５０（ｄｅｇ）以上で、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いている。
【００８８】
詳しくは、ウレア結合で変性されたポリエステルとしては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマとアミン類との反応物などが挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマとしては、ポリオールとポリカルボン酸の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネートと反応させた物などが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基（アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基）、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
【００８９】
上記トナーの円形度を
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
と定義したとき、クリーニング装置でのクリーニング性に優れている球形トナーを円形度に着目して比較した。
【００９０】
トナーＡ（円形度０．９４）、トナーＢ（円形度０．９６）、トナーＣ（円形度０．９８）の同条件でのクリーニング残トナーＩＤを表２に示す。トナーＡと比較して、トナーＢ、Ｃのほうが静電クリーニング能力に優れていることがわかった。
【００９１】
【表２】
【００９２】
また、上記に記載したトナーＣを用いて像担持体１上に形成した潜像を現像し、転写材に転写後、クリーニング装置によってクリーニングする作像プロセスを１００００枚のコピー動作にわたっておこない、像担持体１表面を観察したが、フィルミング物質は認められなかった。また、１００００枚コピー後の像担持体１を取り出してクリーニング後の残トナーＩＤを調べたところ、初期と同等で劣化も無かった。
【００９３】
＜比較例１＞
同様の実験を、比較例としてブレードクリーニング装置を用いて行った。クリーニングブレードの材質としては、ウレタンゴムを使用し、食い込み量１．０５（ｍｍ）、初期当接角度７９°、ヤング率０．４５、自由長８（ｍｍ）、ブレードをブレードホルダーにセットし、上記圧接力および当接角で当接した。
【００９４】
初期の像担持体１のクリーニング残トナーＩＤは、０．０１であった。１００００枚コピー後、画像上の一部に低画像濃度が観察され、感光体を取り出してみたところ、フィルミングが発生していた。
【００９５】
次に、クリーニングローラ２の回転速度が像担持体１との間に速度差をもつようにした。クリーニングローラ２は、駆動装置により、像担持体１の回転速度に対して速度差をもつように回転駆動されている。また、上述したトナーＡ、Ｃを用い、クリーニングローラ２の芯金５にトナーＡに対して５００（Ｖ）、トナーＢに対して６００（Ｖ）印加した。その結果、図３のように像担持体１表面からの残留トナーの除去効率が向上することがわかった。さらに、トナー形状や等速の場合のクリーニング残トナー量により除去効率が向上する線速差の大きさが異なるが、転写残トナー量が像担持体１の回転速度１〜１０％の速度差を設けることで除去効率が向上することがわかった。
【００９６】
確認実験として、上述したトナーＣを用いて、像担持体１上に形成した潜像を現像し、転写材に転写後、前記クリーニング装置によって、クリーニングする作像プロセスを１００００枚のコピー動作にわたっておこない、像担持体１表面を観察したが、フィルミング物質は認められなかった。また、１００００枚コピー後の像担持体１を取り出しクリーニング後の残トナーＩＤを調べたところ、初期と同等で劣化も無かった。
【００９７】
次に、静止摩擦係数μの水準を振ったクリーニングローラ２でクリーニングローラ２と像担持体１に速度差を設けてクリーニング性を検証した。なお、像担持体１の静止摩擦係数μＯＰＣ、クリーニングローラの静止摩擦係数μＲは、図４に示す「オイラーベルト式」で測定した。図４において、ａは測定物、ｂは紙、ｃは錘りである。実験条件は、クリーニングローラ２と像担持体１の速度差：−２０７（ｍｍ／ｓｅｃ）（像担持体の速度：９４（ｍｍ／ｓｅｃ）、クリーニングローラ：カウンター方向に１１３（ｍｍ／ｓｅｃ））、像担持体静止摩擦係数μＯＰＣ：０．３７５、クリーニングローラバイアス：０（Ｖ）とした。
【００９８】
その結果、像担持体１表面の静止摩擦係数μＯＰＣとクリーニングローラの静止摩擦係数μＲとの関係が、μＲ＞μＯＰＣとなっているときに、クリーニング性が良好であるという結果が得られた。なお、この例ではクリーニングバイアスを印加しない場合について記載したが、適正バイアス印加によりクリーニングローラ２と像担持体１の速度差を最小にすることが可能である。
【００９９】
次に、環境変動や経時劣化のため、転写電圧を増大させる必要があった場合、転写残トナーの帯電極性は表３のように、プラスに反転する。このままでは、プラス極性のバイアスを印加したクリーニングローラ２によるクリーニングではプラス極性トナーのクリーニングは不良となる。
【０１００】
【表３】
【０１０１】
図５は、クリーニングローラ２による転写残トナーのクリーニング工程前に、極性制御手段１３を配置した構成図である。図示例では、極性制御手段１３としてタングステンワイヤーに電源１４からＡＣ１００（μＡ）とＤＣ−６０（μＡ）を印加し、コロナ放電させ、マイナスの電荷を像担持体１および残留トナーに付与した。極性制御手段１３通過後の残留トナーＱ／Ｍは、表３の▲４▼のようになった。転写残トナーは、極性制御手段１３を通過しマイナス極性にそろえられた後クリーニングローラ２との対向部に達する。ここで、クリーニングローラ２の芯金５に電源６より直流電圧を印加すると、クリーニングローラ２と像担持体１との間で形成する電界により、トナーがクリーニングローラ２に付着し、像担持体１はクリーニングされやすくなる。
【０１０２】
図６は、この発明による別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
像担持体１上に残留したトナー１５は、ＣＷ（時計回転）方向に搬送され、同一方向に回転するブラシローラ（クリーニング手段）１６によって、機械的に像担持体１より剥離、脱落される。ブラシローラ１６から脱落せずにローラ１６に付着したままのトナーは、バイアスローラ１７によって叩き落とされる。このとき、バイアスローラ１７は、回転していても固定状態でも構わない。
【０１０３】
ブラシローラ１６や、バイアスローラ１７から落とされたトナーは、クリーニング装置１８内に在る回収ローラ１９によって現像タンクに回収され、再利用される。または、システム安定化のため、廃トナーボトルに回収され廃棄されてもよい。
【０１０４】
像担持体１からクリーニングする際に転写残トナーは、極性を有する場合がある。よって、転写バイアス電源２０からのバイアスをバイアスローラ１７に印加してブラシローラ１６のブラシ先端に印加することで、ブラシによる機械的な力と同時に静電的な力も印加され、さらにクリーニング性がよくなる。
【０１０５】
本例では、バイアスローラ１７に介在させてバイアス印加しているが直接、ブラシローラ１６の芯金に印加してもよい。この転写バイアス電源２０からバイアスとしては、トナーの有する極性と逆のＤＣ電圧、またはＡＣ電圧、あるいはＤＣ電圧とＡＣ電圧の両者を重畳させてもよい。この印加によって、極性の異なるトナーは、ブラシに吸着される。また、ＡＣ電圧の印加によって極性を持つトナーは極性を消去され、ブラシの機械力によって像担持体１から叩き落とされる。
【０１０６】
図７には、この発明によるさらに別のクリーニング装置まわりの概略構成を示す。
【０１０７】
転写行程は高電圧を印加することで、記録紙、もしくはカラーに使用する中間転写媒体に静電的に像担持体１上のトナーを転写する。このとき、像担持体１と転写電極間では放電現象を生じる場合もある。このとき、帯電量の小さいトナーや極性異常のトナーは、放電によって極性反転する場合がある。これによって、転写残トナーは、極性が不均一となる。即ち、現像によって負極性を有するトナーの中に正極性のトナーが混在する状態が生じる。
【０１０８】
それを防止するために、極性を均一化するために、これまでは前処理用帯電行程がクリーニング前に設けられていた。この帯電行程は、高電圧を像担持体１に直接印加するため、オゾンや窒素酸化物が生じた。これらの発生物は、環境や人体への影響が問題視されてきた。また、窒素酸化物は、像担持体１の表面に付着し画像劣化の要因となってきた。
【０１０９】
よって、前処理行程である帯電による極性の均一化をせずに、各々の極性に適合したバイアス電圧を印加することで極性ごとの転写残トナーを回収する。具体的には、図６に示したブラシローラ１６に正極性の転写バイアスを印加し、さらに像担持体１の回転方向上流に、別のクリーニング手段としてブラシローラ２１を具備し、これに負極性の転写バイアスを印加する。これによって極性の混在した残留トナーのクリーニングが可能となる。
【０１１０】
図８には、像担持体１上の残留トナーのクリーニング状態図を示す。
ブラシローラ１６は、芯金２４表面に基布上に植毛されたブラシ２３をスパイラル上に巻き付けて構成している。基布は、ポリエステル系ナイロン系材質が一般的である。ブラシ２３は、直毛またはループ状で、密度は５０，０００〜１５０，０００（本／ｉｎｃｈ２）植毛ピッチ０．７〜０．９（ｍｍ）である。このため、１カ所の植毛部には、３０〜５０本の原糸束が植毛されている。
【０１１１】
原糸は、１５〜３０（μｍ）の太さの炭素含有アクリル繊維によって構成されている。繊維は、像担持体に約１（ｍｍ）食い込まされた状態で設定されている。そこで、繊維は、座屈状態となる。
【０１１２】
ここで、図９には、図８のブラシの植毛状態をブラシローラの軸側から観察した状態を示す。クリーニングトナー２５は、ブラシ２３が存在する箇所は先端に捕獲される。しかし、ブラシ２３が植毛されていない植毛間では、非クリーニングトナー２６はすり抜けて行く。これを改善するために、図１０のごとく次の行で、前行の植毛間に植毛することにより、抜けてきたトナーは捕獲され、像担持体１はクリーニングされる。
【０１１３】
図１１には、従来の植毛状態を示す。植毛は、行、列共に一定のピッチで碁盤目状に配列されている。植毛された基布は一定のパイル幅（15〜20mm）のものが巻き付けられて製作されるが、植毛のピッチ間は埋められない。そこで、図１２に示すように、列を増す方向（配列した植毛のローラ軸方向）のピッチＰと植毛径ｄ、さらに行を増す方向で同一場所に、すなわち同一列上に植毛がくる行をｎ行目としたとき、
ｄ≧Ｐ/ｎ
の関係にする。
【０１１４】
これによって、すり抜けトナーは、ブラシに接触し確実に残留トナーは捕獲、または掻き落とされる。ブラシローラ１６は、図１３に示すように原糸が束ねられて約５（ｍｍ）の毛足長さを有している。この原糸は、図１４に示すように、直線状の繊維で、球状のトナーが接しただけであると、すり抜けてクリーニング不良が発生する。これを防止するために、図１５に示すように、直線上に植毛された主枝２７に捕獲用の副枝２８を設ける。副枝２８の長さは０．０５〜０．１（ｍｍ）で僅かに枝状の突起を設けることで、ブラシから転がり漏れるトナーを無くし、確実にブラシに当接されて残留トナーはクリーニングされる。
【０１１５】
図１６は、この発明によるまたさらに別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。また、図１７は、そのクリーニング装置を備える画像形成装置の全体概略構成図である。
【０１１６】
この例のクリーニング装置１１では、クリーニングブラシ（クリーニング手段）２９を像担持体１とクリーニングローラ（クリーニング手段）３０のどちらにも摺擦するように配置したので、クリーニングブラシ２９による１次クリーニング効果によってクリーニングローラ３０に到着する残トナー量を大幅に低減し、しかもクリーニングローラ３０からのトナー掻き落しをスクレーパや専用クリーニングブラシを付加することなく実現できるので、高性能のクリーニングローラ３０を活用したクリーニング装置１１を小型低コスト化できる。
【０１１７】
また、クリーニングローラ３０の回転方向を像担持体１にカウンタ方向とした場合、クリーニングローラ３０上からクリーニングブラシ２９によって掻き落されなかったトナーは、クリーニングローラ３０の下流側のくさび形領域に移動されてしまう。このとき、くさび形領域内でトナーが像担持体１側に静電的あるいは機械的な作用力で付着してしまうと、そのまま帯電装置７へ通過してしまうことになる。しかし、この例では、トレーリング方向としたので、前記掻き落されなかったトナーは、再度クリーニングローラ３０の上流側に移動するので、もう一度クリーニングローラ３０のクリーニング作用を受けることになり、クリーニング性を低下させることがない。
【０１１８】
さらに、クリーニングローラ３０の回転方向を像担持体１にカウンタ方向とした場合、クリーニングローラ３０の機械的な作用力が大きくなり、トナーを機械的に掻き落す効果が得られる。しかし、このような構成を取ると、トナーが少ないときにはクリーニングローラ３０表面と像担持体１表面は大きな周速差で摺擦されるので、研磨摩耗が進み耐久性が低下する。
【０１１９】
この例では、トレーリング方向とすることで周速差をなくすだけでなく、周速差を像担持体１の速度の１０％以下付与することで、機械的に掻き落す効果をクリーニングローラ３０に付与し、クリーニング性能向上と耐久性を両立することができる。機械的に掻き落す効果は、発明者らの実験によれば、僅か数％程度与えれば向上効果が得られることが分かった。そこで耐久性を考慮し、できる限り少ない周速差で装置を成立させるため、１０％以下で運転する設定とした。
【０１２０】
また、この例では、クリーニングブラシ２９を像担持体１とクリーニングローラ３０のトナー掻き落しに兼用しているので、フリッカバー３１通過によって付着トナー量が減少し、クリーニング能力が回復しているブラシ先端が、先に微量のクリーニング済みトナーが付着しているクリーニングローラ３０に摺擦することで、効果的に掻き落し能力を発揮し、若干の付着トナー量が増加した後、像担持体１上の比較的多量に付着しているトナーの掻き落しに供されるように構成したので、クリーニング性能に優れている。
【０１２１】
また、像担持体１に対してクリーニングブラシ２９をカウンタ方向、クリーニングローラ３０をトレーリング方向としたので、クリーニングブラシ２９とクリーニングローラ３０間はトレーリング方向となり摺擦速度はそれぞれのローラの速度差で得られる。
【０１２２】
像担持体１は、樹脂材料を用いた有機感光体ローラが多用されており、その表面硬度はヒドリンゴムなどで作られるクリーニングローラ３０よりも格段に高い。従って、クリーニングブラシ２９を摺擦する場合、像担持体１にはクリーニング性能向上を優先し高速で摺擦し、クリーニングローラ３０に対しては材料の強度を考慮して低い速度で摺擦することが望ましい。
【０１２３】
前述のように、クリーニングローラ３０とクリーニングブラシ２９は、トレーリング方向となるので、本構成においてはクリーニングブラシ２９を像担持体１からの掻き落しとクリーニングローラ３０からの掻き落しに兼用してもクリーニングローラ３０の耐久性を損なうことがない。
【０１２４】
クリーニングローラ３０は、不図示のバイアス手段によってトナーを吸着する方向の電界が像担持体との当接部で発生するように構成されており、主に静電吸着力によってトナーを像担持体１上からクリーニングローラ３０上に吸着する作用を行う。このような作用力は、トナー形状によらずに発揮されるので、本例の球形乾式トナーであっても容易にクリーニングすることが可能である。
【０１２５】
したがって、球形トナーを従来のブレードクリーニング方法でクリーニングすることは困難である。本例では、ブレードクリーニング方法に置き換えうる小型低コストの構成で球形トナーのクリーニング方法を実現したので、球形トナーを活用した小型低コストかつ高画質の画像形成装置を成立させることができる。
【０１２６】
また、強化フィラーを分散させた像担持体１を使用したときにブレードクリーニング方法では、クリーニングが行えない場合があった。本例では、ブレードクリーニング方法に置き換えうる小型低コストの構成で強化フィラーを分散させた像担持体１のクリーニング方法を実現したので、強化フィラーを分散させた像担持体１を活用した小型低コストかつ高耐久の画像形成装置を成立させることができる。
【０１２７】
なお、図１６において、符号１８はクリーニング装置、１９は回収ローラである。また、符号１５ａは転写残トナー、１５ｂはクリーニングブラシ２９で除去されるトナー、１５ｃはクリーニングブラシ２９に付着搬送されるトナー、１５ｄはフリッカバー３１へ衝突することで落下するトナー、１５ｅはクリーニングローラ３０で除去されるトナーである。
【０１２８】
図１７において、符号１は像担持体、７は像担持体１を帯電する帯電装置、８は像担持体１に静電潜像を形成する露光装置、９は像担持体１上の静電潜像を顕像化する現像装置、１０は顕像化したトナー画像を転写材に転写する転写装置、１１は画像転写後に像担持体１上に残留するトナーを除去するクリーニング装置である。
【０１２９】
また、８０は転写材上の転写画像を定着する定着装置、８１は転写材を収納する給紙カセット、８２は給紙カセット８１から転写材を繰り出す給紙ローラ、８３は繰り出した転写材を搬送する転写材搬送ローラ、８４は像担持体１上のトナー画像にタイミングを合わせて転写材を送り出すレジストローラである。
【０１３０】
図１８は、この発明によるさらにまた別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【０１３１】
本例は、クリーニング手段が、弾性体からなる導電性のクリーニングローラ３２からなり、像担持体１の帯電装置を兼ねている構成となっている。帯電兼クリーニングローラ３２は、像担持体１と接触して配置され、矢印Ｂ方向に回転する。帯電兼クリーニングローラ３２は、電源３３から電圧を印加することによって像担持体１を所定の極性、所定の電位に帯電する。本例では、像担持体１をマイナス極性に一様に帯電させている。
【０１３２】
この例においては、ウレア結合を有する変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、光沢度が５〜３０（％）になる定着画像に接する定着部材表面の温度幅が５０（ｄｅｇ）以上で、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いている。
【０１３３】
このような球形トナーをブレードでクリーニングする場合は、ブレードと像担持体１表面で形成される当接部でトナーが密に充填された状態で集められ、この最密充填された像担持体１と直接接している第一層目のトナーは、像担持体１に対して強い付着力を持っているため、ブレードによるクリーンニングの時に、一層目と次の二層目との間でトナーが滑ってしまい、一層目がクリーニングブレードの先端エッジ部を押し上げ、通り抜けてしまい、クリーニング不良となって像担持体１に残ってしまう。
【０１３４】
そのため、クリーニング方式としてクリーニングブレードを用いたときに、クリーニング不良を防止するために当接を大きくする必要があるが、クリーニングブレードと像担持体１との接する部分のトナーに大きなストレスがかかり、トナー内部のワックスが滲み出して像担持体１に付着し、ワックスフィルミング発生してしまうことがある。
【０１３５】
そこで、この例のクリーニング装置は、小粒径、球形で従来トナーより低溶融粘度であるシャープメルト性のポリエステル系のトナーバインダーを用いたトナーを用いても、像担持体１から確実にワックスフィルミングさせずにクリーニングできるように、弾性ローラを用い、電圧を印加することによりクリーニングする構成になっている。さらに、そのクリーニングローラは像担持体１表面の帯電を行う構成になっている。
【０１３６】
クリーニングローラ３２は、芯金３４を中心にポリウレタンゴム、シリコンゴム、ブラジエンゴム等の弾性材料にカーボンブラック、チタン、アルミニウム等の金属の酸化物やイオン導電剤等からなる導電性微粒子を分散させた弾性導電層を有している。また、クリーニングローラ３２の表面には、像担持体１への表面のピンホールによるバイアス電流のリークを防止するために中抵抗層を設けている。場合によっては、クリーニングローラ３２表面の汚れを防止するためにさらに表面保護層を設けてもよい。この例では、ローラの体積抵抗率が１０６〜１０１２（Ω・ｃｍ）となるように調製したものを使用している。
【０１３７】
芯金３４には、電源３３が接続されており、電源３３からクリーニングローラ３２に電圧が印加され、像担持体１上の残留トナーが静電的な力によりクリーニングローラ３２側へと引き寄せられ、クリーニングローラ３２が回転することによりクリーニングを行うことが可能となっている。
【０１３８】
この例では、像担持体１をマイナスに帯電し、マイナスに帯電したトナーを露光部に付着させる、いわゆるネガポジ現像方式であるため、現像後の像担持体１上の付着トナーはマイナス極性である。したがって、転写装置には、プラスの電圧、あるいは電流を印加して転写材にマイナス極性のトナーを転写させるため、像担持体１上の転写残トナーは転写バイアスの影響により極性が反転し、プラス帯電トナーとなっている。したがって、クリーニングローラ３２にマイナスの電圧を印加することによって、像担持体１上のプラス帯電トナーとなっている転写残トナーは、クリーニングされることになる。
【０１３９】
具体的には、図１９に示すように、クリーニングローラ３２の芯金３４に電源３３から−１３００(Ｖ)の電圧を印加することによって、像担持体１を放電により−７００(Ｖ)に一様に帯電させる。そして、入力画像データにしたがい露光装置３５により書き込みを行い、露光後の像担持体１の表面電位を−１００(Ｖ)する。このようにして形成された潜像に、現像剤を保持した現像装置３６内の現像ローラに−４００(Ｖ)の電圧を印加してマイナス極性のトナーを付着させて現像を行う。現像された像担持体１上の現像トナーは＋１５００(Ｖ)の電圧が印加された転写ローラ３７により転写材３８に転写され、像担持体１上にはプラス極性になった転写残トナーが残る。
【０１４０】
像担持体１の表面電位は転写の影響を受けるが、除電装置３９の除電光によりその表面電位は０（Ｖ）になる。そして、クリーニング工程でプラス極性の転写残トナーは−１３００（Ｖ）印加されたクリーニングローラ３２により静電的にクリーニングされ、再び像担持体１を−７００（Ｖ）に帯電させることができる。
【０１４１】
この例においては、トナーとして球形トナーを用いている。図２０は、この球形トナーを用いた場合の転写効率を実験により測定した結果である。この結果から適正な電圧を転写装置３７に印加することによって、ほぼ１００（％）近い転写効率となり、像担持体１に付着している転写残トナーの付着量は極微量であることがわかった。
【０１４２】
したがって、この例の球形トナーを用いることによって、クリーニングローラ３２でクリーニングする転写残トナー量は極微量であり、クリーニングローラ３２の像担持体１への帯電性はほとんど損なわれない。
【０１４３】
しかしながら、像担持体１への現像トナーの付着量を測定するために、あるパターンのベタ画像を現像して、その現像トナー層に光を当て反射光からトナー付着量を算出するようなことがある。このような時には、転写材への転写を行わないので、そのままクリーニングローラ３２へ現像トナーが進入してくる。
【０１４４】
そこで、図示例のクリーニング装置４０では、クリーニングローラ３２で回収されたトナーを早期に除去するために、トナー除去手段としてブラシローラ４１を用いている。ブラシローラ４１は、電極を兼ねる金属製の芯金４２に、ブラシ部として導電性レーヨン繊維をパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付けて、ブラシローラ４１としたものである。ブラシ部のブラシは３００デニール／５０フィラメント、１平方ミリメートル当たり８０〜６００本の密度である。このブラシローラ４１を一方向に回転させながらさし込み、ブラシと芯金４２が同心となるように設定した。毛足は、１〜１０（ｍｍ）が好ましい。
【０１４５】
このブラシローラ４１は、クリーニングローラ３２の回転方向と逆方向（図のＣ方向）に所定の周速度をもって回転駆動され、クリーニングローラ３２に対して速度差を持って接触する。このような構成にすることにより、クリーニングローラ３２に付着したトナーを除去する効果が大きくなる。さらに、ブラシローラ４１は、その芯金４２に電源４３から電圧が印加できるようになっている。
【０１４６】
この例においては、電源４３からブラシローラ４１に印加されるバイアスは、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスを印加している。像担持体１上からクリーニングしたクリーニングローラ３２上のトナーを振動させてクリーニングローラ３２からのトナー除去性能を向上させている。
【０１４７】
具体的には、クリーニングローラ３２の芯金３４に電源から−１３００（ｋＶ）の電圧を印加することによって、像担持体１からプラス極性の転写残トナーを除去しているため、ブラシローラ４１の芯金４２にはさらにマイナス側に大きな電圧を印加している。具体的には、芯金４２に電源から直流電圧−１６００（Ｖ）に交流電圧５００〜１０００（Ｖ）（ピーク間電圧）を重畳させたバイアスを印加している。
【０１４８】
ブラシローラ４１で除去したトナーは、スクレーパ４４によりブラシから回収される。そして、搬送スクリュ４５によって廃トナーとして図示しない廃トナーボトルに蓄えてサービスマンなどにより回収し、あるいはリサイクルトナーとして現像装置３６へと送られる。
【０１４９】
この例の帯電兼クリーニングローラ３２を用いたクリーニング装置を具備した画像形成装置とブレードクリーニング装置を具備した画像形成装置を用いて、プリント枚数によるクリーニング不良発生状況、ワックスフィルミングの発生状況を確認した。ワックスの像担持体１へのフィルミングは像担持体１の静止摩擦係数μを測定し代用特性とした。像担持体１表面摩擦係数は、図４に示すような「オイラーベルト式」で測定した。また、クリーニングローラ３２を用いた画像形成装置は、ローラの汚れによる帯電への影響も確認した。
【０１５０】
表４のように、ブレードクリーニング装置を用いた場合は、ワックスフィルミングによる像担持体１表面摩擦係数の上昇が発生したのに対して、ローラクリーニング装置を用いた場合、クリーニング不良の発生、ワックスフィルミングの発生がない良好な画像を得ることができた。
【０１５１】
【表４】
【０１５２】
最後に、ローラクリーニング装置を、その他の画像形成装置に適応した例について説明する。
【０１５３】
図２１は、ローラクリーニング装置５１を用い、水平に延在する転写ベルト５６に沿って４つの画像形成ユニット５０を並置した形式のカラー画像形成装置である。
【０１５４】
この画像形成ユニット５０は、像担持体５５、帯電装置５２、露光装置５３、現像装置５４、ローラクリーニング装置５１、除電装置５８で構成され、画像形成ユニット５０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに４つ配置されている。各画像形成ユニット５０で現像された現像トナーは、水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルト５６により転写材５７に転写される。
【０１５５】
このようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと画像の形成が行なわれ、転写材上に多重転写され、図示しない定着装置によって定着される。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
【０１５６】
転写されずに像担持体５５上に残った転写残トナーは、ローラクリーニング装置５１によりクリーニングされるが、ウレア結合を有する変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、光沢度が５〜３０（％）になる定着画像に接する定着部材表面の温度幅が５０（ｄｅｇ）以上で、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いており、クリーニングブレードを用いた場合は、像担持体５５へのワックスフィルミングにより像担持体５５の摩擦係数が低下して像担持体５５とトナーとの付着力が低減する。このため、転写材５７と像担持体５５のニップ前で像担持体５５上のトナーが放電により転写材５７に転写しやすくなり、いわゆる転写チリという異常画像が発生する。
【０１５７】
この例によるクリーニング装置５１を用いることにより、像担持体５５へのワックスフィルミングがないため、転写チリが発生しない。したがって、この図示例のように、各画像形成ユニットでの４回の転写を必要とするカラー画像形成装置において特に良好な画像を得ることができる。
【０１５８】
図示例では、以上説明したすべてのローラクリーニング装置を用いることができる。
【０１５９】
さらに、図２２は、複数の現像装置５９〜６２と中間転写体を有するカラー画像形成装置に、上述したローラクリーニング装置を用いた場合の概略図である。
【０１６０】
この例に係るカラー画像形成装置は、複数の現像装置５９〜６２により像担持体６３に単色カラー画像を形成し、中間転写体６４上に単色カラー画像を重ねてフルカラー画像を形成し、このフルカラー画像を転写装置６６によって転写材６５上に一括して転写する方式を採用するフルカラー画像形成装置である。
【０１６１】
フルカラー画像形成装置は、像担持体６３、帯電装置６８、露光装置６９、４つの現像装置５９〜６２、クリーニング装置６７、除電装置７０で構成される。現像装置５９〜６２は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに４つ配置されている。この場合、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順番で現像、中間転写体６４への転写が行われ、最終的に中間転写体６４には４色フルカラーの画像が形成され、一括して転写材６５に転写され、図示しない定着装置によって定着される。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
【０１６２】
転写されずに像担持体６３上に残った転写残トナーは、ローラクリーニング装置６７によりクリーニングされるが、ウレア結合を有する変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、光沢度が５〜３０(％)になる定着画像に接する定着部材表面の温度幅が５０(deg)以上で、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いており、クリーニングブレードを用いた場合は、像担持体６３へのワックスフィルミングが発生し、中間転写体６４にもそのワックスが転移し、像担持体６３、中間転写体６４両者の摩擦係数を低下させることになり、像担持体６３とトナー、中間転写体６４とトナーの付着力が低減する。このため、上述したように放電による転写チリという異常画像が発生する。
【０１６３】
中間転写体６４への転写（一次転写）、中間転写体６４から転写材への転写（二次転写）でチリトナー量が多くなってしまう。
【０１６４】
この図示例においては、像担持体６３へのワックスフィルミングがないため、転写チリが発生しない。したがって、この例のように、像担持体６３から中間転写体６４への各４色の一次転写と、中間転写体６４から転写材６５への４色重ね画像の二次転写で、計５回の転写工程を有する転写を必要とするカラー画像形成装置においては特にチリのない良好な画像を得ることができる。
【０１６５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に記載の発明によれば、変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、円形度が０・９６〜０．９８の乾式球形トナーを用い、クリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上のトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成し、像担持体上をクリーニングする。
【０１６６】
よって、そのような画像形成装置で、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置において、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、トナー内部に分散されているワックスの染み出しを防いでワックスフィルミングの発生を防止することができる。また、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることができる。
【０１６７】
請求項２に係る発明によれば、クリーニング手段を、弾性体をローラ形状に形成したクリーニングローラとし、像担持体への押し当て位置においてその像担持体の回転速度と同じ回転速度とするから、弾性体が像担持体の移動方向に対してつれ回り方向に回転するので、弾性体で像担持体を摺擦することがなく、像担持体へのハザードを低減することができる。
【０１６８】
請求項３に係る発明によれば、クリーニング手段を、弾性体をローラ形状に形成したクリーニングローラとし、像担持体への押し当て位置においてその像担持体の回転速度と異なる回転速度とするから、速度差を設けることによりクリーニングローラを摺擦して掻き落とし、像担持体からのトナー除去効率を向上することができる。
【０１６９】
請求項４に係る発明によれば、クリーニング手段の表面の静止摩擦係数を像担持体の表面の静止摩擦係数よりも大きくするから、像担持体とクリーニングローラの接触面において、静止摩擦係数の大きいクリーニングローラの方にトナーが付着しやすくなり、像担持体の表面からのトナー除去効率を向上することができる。
【０１７０】
請求項５に係る発明によれば、回動するクリーニングローラに当接するように清掃部材を設けるから、像担持体と接触するクリーニングローラ表面からトナーを除去するので、クリーニングローラ表面から像担持体への逆付着を防止することができる。
【０１７１】
請求項６に係る発明によれば、クリーニング手段の上流位置に極性制御手段を有するから、転写後のトナー帯電極性がクリーニング手段に印加されるバイアス極性と同じになった場合や両極性のトナーが混在する場合に、残トナー帯電極性を極性制御手段によりバイアス極性と逆極性に揃えるので、すべてのトナーを良好にクリーニングすることができる。
【０１７２】
請求項７に係る発明によれば、クリーニング手段をブラシローラとするから、ブレードのように強い力で当接することなく、像担持体へ摺擦する力も弱いため感光層へのダメージを少なくすることができる。また、トナー内部に分散されているワックスが染み出すことがなくワックスフィルミングの発生も防止できる。また、ジャムなどの異常により、多量なトナーが入力された場合に、１００％クリーニングできなくても、ブラシによりトナーを散らすことにより、出力画像品質への影響を小さくすることができる。
【０１７３】
請求項８に係る発明によれば、ブラシローラとして、極性の異なるものを２本を有するから、ブラシローラごとに正負の極性を印加して、極性の異なる残留トナーであっても確実にクリーニングし、クリーニング性能を向上することができる。
【０１７４】
請求項９に係る発明によれば、ブラシローラのブラシは、ローラ軸方向およびローラ回転方向に植毛を配列して設け、配列した植毛のローラ軸方向を行、ローラ回転方向を列とするとき、行毎に行方向にずらして植毛するから、植毛間にあるトナーをブラシによって確実にクリーニングすることができる。
【０１７５】
請求項１０に係る発明によれば、ブラシローラの植毛径をｄ、植毛のローラ軸方向ピッチをＰ、再び同一列上に植毛がくる、植毛のローラ回転方向行をｎ行目とするとき、
ｄ≧Ｐ/ｎ
とするから、植毛構成を規定することでブラシの両脇から転がり漏れるクリーニング不良トナーをなくすことができる。
【０１７６】
請求項１１に係る発明によれば、ブラシローラのブラシ繊維を、主枝と副枝から構成するから、植毛された繊維から枝状繊維を設けることで、転がり漏れるトナーを確実にクリーニングすることができる。
【０１７７】
請求項１２に係る発明によれば、クリーニング手段として、像担持体を摺擦するクリーニングブラシと、そのクリーニングブラシより、像担持体の移動方向下流位置で、像担持体に当接するクリーニングローラとを併用するから、ブラシクリーニングによって画像残像など付着量の多い部分に対しても十分なクリーニング性能を発揮しつつ、掃き目状のクリーニング残に対してローラクリーニングによって確実に２段目のクリーニングを行うことによりどのような転写残トナーに対しても優れたクリーニング性能を発揮することができる。
【０１７８】
請求項１３に係る発明によれば、クリーニングブラシを、クリーニングローラを摺擦するように配置するから、クリーニングローラからのトナー掻落し手段をクリーニングブラシで兼用し、２つのクリーニング手段の距離を短縮したので、像担持体を小径化でき、小型低コストの画像形成装置を提供することができる。
【０１７９】
請求項１４に係る発明によれば、クリーニングローラの回転方向を、像担持体の移動方向に対してトレーリング方向とするから、クリーニングローラ上に付着したトナーがクリーニングブラシの作用により掻き落せなかった場合でも、掻き落し残トナーは再度クリーニングローラの作用を受ける部位に搬送されもう一度クリーニングされるので、クリーニング性能の低下を回避することができる。また、クリーニングローラが像担持体を不要に摺擦運動することがないので磨耗劣化を軽減することができる。
【０１８０】
請求項１５に係る発明によれば、クリーニングブラシの回転方向を、像担持体の移動方向に対してカウンタ方向とするから、クリーニンブラシ上に付着したトナーがクリーニングローラへの摺擦部に回転移動する前にブラシ付着トナーからトナーを振り落とすフリッカーバーを用いた振り落とし運動を行った後、クリーニングローラを摺擦するので、クリーニングローラ摺擦に伴うクリーニング性能の低下を回避することできる。また、クリーニングローラのトナー掻き落しが効果的に行え、クリーニング性を向上することができる。
【０１８１】
請求項１６に係る発明によれば、クリーニングブラシがクリーニングローラを摺擦する速度を、クリーニングローラ表面の回転速度の１０％以内とするから、クリーニングブラシ摺擦に伴うクリーニングローラの耐久性の低下を回避することができる。また、クリーニングブラシの像担持体クリーニング性能を維持することができる。
【０１８２】
請求項１７に係る発明によれば、クリーニングブラシとクリーニングローラにそれぞれ異なる極性の電圧を印加するから、トナーの帯電極性によらず、いずれかの手段で確実にクリーニングを行うことができる。
【０１８３】
請求項１８に係る発明によれば、クリーニング手段としてクリーニングローラを用い、そのクリーニングローラが、像担持体を均一に帯電する帯電装置を兼ねているから、例えば作像ユニットを複数並置するようなカラー画像形成装置の場合、装置を小型化することができ、コストも下げることができる。
【０１８４】
請求項１９に係る発明によれば、クリーニングローラの表面に付着しているトナーを除去するトナー除去手段を有するから、トナー除去手段によりクリーニングローラ上のトナーをすみやかに除去して、クリーニングローラの汚れを防止することができる。
【０１８５】
請求項２０に係る発明によれば、トナー除去手段をブラシで構成するから、ブラシを用いることにより、トナーに対するストレスを低減することができる。
【０１８６】
請求項２１に係る発明によれば、トナー除去手段に、電源から電圧を印加するから、静電的な力により、クリーニングローラからのトナー除去性能を向上するとともにトナーに対するストレスを低減することができる。
【０１８７】
請求項２２に係る発明によれば、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加するから、交流電圧を印加することにより、クリーニングローラ上のトナーを振動させてクリーニングローラからのトナー除去性能を向上することができる。また、トナーに対するストレスを低減することができる。
【０１８８】
請求項２３に係る発明によれば、像担持体と帯電装置と潜像形成装置と現像装置と転写装置とクリーニング装置とを有する画像形成装置において、円形度が０・９６〜０．９８の乾式球形トナーを用い、クリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成するから、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、トナー内部に分散されているワックスの染み出しを防いでワックスフィルミングの発生を防止することができる。また、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることができる。
【０１８９】
請求項２４に係る発明によれば、作像ユニットを少なくとも４つ以上有する画像形成装置において、円形度が０・９６〜０．９８の乾式球形トナーを用い、各作像ユニットで、クリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成するから、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、トナー内部に分散されているワックスの染み出しを防いでワックスフィルミングの発生を防止することができる。また、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることができる。
【０１９０】
請求項２５に係る発明によれば、中間転写体を有する画像形成装置において、円形度が０・９６〜０．９８の乾式球形トナーを用い、クリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成するから、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、トナー内部に分散されているワックスの染み出しを防いでワックスフィルミングの発生を防止することができる。また、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【図２】そのクリーニング装置を備える画像形成装置の要部の概略構成図である。
【図３】像担持体とクリーニングローラの線速差と残トナーＩＤの関係図である。
【図４】オイラーベルト式によるμの測定方法を示す図である。
【図５】クリーニング手段による転写残トナーのクリーニング工程前に、極性制御手段を配置した構成図である。
【図６】この発明による別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【図７】この発明によるさらに別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【図８】その像担持体上の残留トナーのブラシクリーニング状態図である。
【図９】図８において、ブラシの植毛状態をブラシローラの軸側から見た図である。
【図１０】ブラシを交互配列植毛状態したときにブラシローラの軸側から見た図である。
【図１１】従来のブラシの植毛状態を示す図である。
【図１２】千鳥状としたときの植毛状態を示す図である。
【図１３】ブラシローラの部分拡大図である。
【図１４】従来のブラシローラの部分拡大図である。
【図１５】この発明によるブラシローラの部分拡大図である。
【図１６】この発明によるまたさらに別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【図１７】そのクリーニング装置を備える画像形成装置の全体概略構成図である。
【図１８】この発明によるさらにまた別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【図１９】そのクリーニング装置を備える画像形成装置の要部の概略構成図である。
【図２０】転写装置への印加電圧と転写効率との実験結果を示す図である。
【図２１】直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置における要部の概略構成図である。
【図２２】中間転写体を用いた間接転写方式のカラー画像形成装置における要部の概略構成図である。
【図２３】ワックスフィルミング有無での時間の経過に対する感光体摩擦係数の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ 像担持体
２ クリーニングローラ（クリーニング手段）
３ スクレーパブレード部材（清掃部材）
５ 芯金
６ 電源
１１ クリーニング装置
１３ 極性制御手段
１４ 電源
１５ トナー
１６ ブラシローラ（クリーニング手段）
１８ クリーニング装置
２１ ブラシローラ（クリーニング手段）
２３ ブラシ
２４ 芯金
２５ クリーニングトナー
２６ 非クリーニングトナー
２７ 主枝
２８ 副枝
２９ クリーニングブラシ（クリーニング手段）
３０ ブラシローラ（クリーニング手段）
３１ フリッカバー
３２ 帯電兼クリーニングローラ（クリーニング手段）
３３ 電源
３４ 芯金
４０ クリーニング装置
４１ ブラシローラ
５０ 画像形成ユニット
５１ ローラクリーニング装置
５５ 像担持体
６３ 像担持体
６４ 中間転写体
６７ クリーニング装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンタやファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置のうち、特に帯電・書込み・現像・転写・クリーニング等を繰り返して像担持体上に逐次トナー画像を形成し、そのトナー画像を順次転写して記録媒体に記録を行う電子写真式の画像形成装置に関する。および、そのような電子写真式画像形成装置において、クリーニング手段を用いて像担持体上をクリーニングするクリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真法を用いた画像形成装置の画像品質に対する要求が強くなっている。画像品質を向上させるためには、トナーの小粒径化、球形化がその有力な手段であることがわかってきた。また、フルカラー画像においては、画像の光沢が画像品質に大きく寄与することがわかってきた。
【０００３】
これらの要求を満足するトナーとして、重合法によるトナーがある。重合トナーでは、粒径分布の狭い小粒径トナー、球形トナーを効率的に製造することができる。特に、ウレア結合を有する変性されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、ワックスを含有させた乾式球形トナーを用いることにより、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に画像の色再現性、透明性、光沢安定性に優れる画像が得られる。
【０００４】
しかしながら、重合法による小粒径の球形トナーは、いくつかの問題点があることが知られている。最も重要な問題としては、像担持体表面に残った転写残トナーのクリーニング手段による完全除去が困難で、クリーニング不良が発生することである。特に、ブレードクリーニング方式においては、クリーニング時にトナーが像担持体とクリーニングブレードの接触部間で最密充填状態に近くなり、像担持体に対して強い付着力を持っている１層目トナーと次の２層目トナーとの間でトナーが滑り、一層目トナーがクリーニング不良として像担持体上に残ってしまう。
【０００５】
このような問題を解決するために、クリーニングブレードを像担持体表面に圧接し、像担持体表面の残留トナーを除去する画像形成装置のクリーニング方法において、クリーニングブレードに導電性部材を用いて、これに交流バイアス電圧および現像時のトナーの帯電電荷と同極性の直流バイアス電圧を印加して像担持体表面の残留トナーを除去することが提案されている（特開平５−２６５３６０号公報参照）。
【０００６】
また、転写後の感光体上の残留トナーをクリーニングブレードで掻き落して感光体表面を清掃する電子写真装置のクリーニング装置において、クリーニングブレードを導電性材料でつくり、それをアースする。あるいは、残留トナーと逆極性の直流電圧を印加したり、残留トナーと同極性の直流電圧を印加したり、それに交流電圧を印加したりすることが提案されている（特開平７−２１００５３号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれも、クリーニングブレードを像担持体に当接し、トナーをかき取ることによってクリーニングする作用があるため、従来トナーより低溶融粘度であるシャープメルト性のポリエステル系のトナーバインダーを用いたトナーの場合、トナー樹脂内部の表面近傍に存在するワックスが、その圧力によって表面に滲み出て像担持体にこすりつけられることによって付着する、いわゆるワックスフィルミングが起こってしまう。
【０００８】
図２３は、ワックス含有トナーからワックスが滲み出たときと、ワックスを含まないトナーを用いたときの複写機の動作時間による感光体の摩擦係数を測定した結果である。このように感光体へのワックスフィルミングが発生すると、感光体の摩擦係数がかなり低下してしまう。像担持体へのワックスフィルミングにより像担持体の摩擦係数が低下して像担持体とトナーとの付着力が低減する。このため、紙などの転写材と感光体のニップ前で感光体上のトナーが放電により転写材に異常転写しやすくなり、いわゆる転写チリという異常画像が発生する。
【０００９】
そこで、この発明の第１の目的は、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置において、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、ワックスフィルミングの発生を防止するとともに、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることにある。
【００１０】
この発明の第２の目的は、像担持体とクリーニング手段との摺擦を少なくして像担持体の一層の長寿命化を図ることにある。
【００１１】
この発明の第３の目的は、像担持体とクリーニング手段との摺擦により像担持体からのトナー除去効率の向上することにある。
【００１２】
この発明の第４の目的は、像担持体とクリーニング手段との静止摩擦係数の差により像担持体からのトナー除去効率の向上することにある。
【００１３】
この発明の第５の目的は、クリーニングローラからトナーを除去することにある。
【００１４】
この発明の第６の目的は、転写後の逆極性トナーによるクリーニング不良を低減することにある。
【００１５】
この発明の第７の目的は、像担持体へのダメージを低減し、クリーニング不良による画像不良の発生を防止することにある。
【００１６】
この発明の第８の目的は、転写後の正負極性が混在するトナーの場合、ブラシローラに片方の極性のみ印加しただけであると、一方の極性トナーが残留することとなるから、極性の如何に拘わらず全ての残留トナーをクリーニングすることにある。
【００１７】
この発明の第９の目的は、ブラシの植毛間の隙間にあるトナーがクリーニングされずに残留してクリーニング不良が発生することを防止し、この間隙トナーのクリーニング不良を無くし、確実にクリーニングすることにある。
【００１８】
この発明の第１０の目的は、ブラシの植毛構成を規定することで、すり抜けトナーを無くし、クリーニング性能を向上することにある。
【００１９】
この発明の第１１の目的は、球形のトナーは転がり易いことから、ブラシの両脇から転がり漏れ、クリーニング不良が発生することを防止することにある。
【００２０】
ブラシクリーニングでは転写残トナーの付着量によらずブラシ先端が残像を掻き落す効果によって優れたクリーニング性を有しているが、掃き目状のクリーニング不良が発生する場合があった。一方、ローラクリーニングでは当接幅全域で良好なクリーニング性が得られるが、転写性能が不足し、トナーが積層した部分に対してはクリーニング性が低下する場合があった。
【００２１】
そこで、この発明の第１２の目的は、どのような転写残トナーに対しても優れたクリーニング性能を発揮可能とすることにある。
【００２２】
ところで、２つのクリーニング手段を設けると、高いクリーニング性能が得られるが、像担持体表面を占有する面積が大きくなり、画像形成装置の小型化が困難になる。
【００２３】
そこで、この発明の第１３の目的は、特にタンデム方式のカラー画像形成装置において、像担持体を小径とし装置全体をコンパクトとし、占有面積を可能な限り小さくすることにある。
【００２４】
また、クリーニングローラをカウンタ方向に回転した場合、クリーニングローラ上に付着させたトナーがブラシローラによって掻き落されないと、クリーニングローラの像担持体下流側で像担持体に再付着する場合がある。
【００２５】
そこで、この発明の第１４の目的は、クリーニングローラ上に付着させたトナーが像担持体に再付着することを防ぎ、クリーニング性が低下することを防止することにある。
【００２６】
この発明の第１５の目的は、クリーニングブラシをトレーリング方向に回転した場合、像担持体上のトナーをクリーニングブラシ上に付着させた後、クリーニングローラとの摺擦運動を行うことにより、クリーニングローラに対するクリーニング性能の低下を防止することにある。
【００２７】
一般にクリーニングローラの材料は像担持体に対して変形して当接するように構成するので、像担持体に比べて摺擦に対する耐久性は低下する課題がある。特に請求項１３の画像形成装置では同一のクリーニングブラシがクリーニングローラおよび像担持体を摺擦する構成としているので、ブラシ材料の剛性を調整してクリーニング性と耐久性を個別に最適化することが難しい。
【００２８】
そこで、この発明の第１６の目的は、クリーニングブラシ摺擦に伴うクリーニングローラの耐久性の低下を回避するとともに、クリーニングブラシの像担持体クリーニング性能を維持することにある。
【００２９】
また、転写後のトナー極性は転写部に置ける電荷注入や放電現象により極性が反転してしまうトナーが発生する場合があり、静電的なクリーニング性が得られない場合があった。
【００３０】
そこで、この発明の第１７の目的は、トナーの帯電極性によらず、確実なクリーニング性能を維持することにある。
【００３１】
また、カラー画像形成装置などの場合、像担持体を中心とした作像ユニットを複数並置して配置することがあるが、その場合画像形成装置自体が大きくなってしまう。
【００３２】
そこで、この発明の第１８の目的は、カラー画像形成装置などの場合に、装置を小型化するとともに、コストを下げることにある。
【００３３】
さらに、クリーニングローラが転写残トナーにより汚染され、その汚染量が多くなった場合、像担持体への帯電機能に異常をきたし、帯電ムラなどを発生することがあった。
【００３４】
そこで、この発明の第１９の目的は、クリーニングローラの汚れを防止することにある。
【００３５】
さらにまた、クリーニングローラは弾性体からなり、表面に付着したトナーを除去するために同じ弾性材料を用いると、トナーに対するストレスが大きくなってしまう。また、ブレードを用いても同様にクリーニングローラ、トナーへのストレスが大きくなる、クリーニングローラへのワックスフィルミングが問題となる。
【００３６】
そこで、この発明の第２０の目的は、トナーに対するストレスを低減することにある。
【００３７】
この発明の第２１の目的は、クリーニングローラからのトナー除去性能を向上するとともに、トナーに対するストレスを低減することにある。
【００３８】
この発明の第２２の目的は、クリーニングローラ上のトナーを振動させて、同様にクリーニングローラからのトナー除去性能を向上するとともに、トナーに対するストレスを低減することにある。
【００３９】
この発明の第２３の目的は、画像形成装置において、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、ワックスフィルミングの発生を防止するとともに、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることにある。
【００４０】
この発明の第２４の目的は、作像ユニットを少なくとも４つ以上有する画像形成装置において、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、ワックスフィルミングの発生を防止するとともに、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることにある。
【００４１】
この発明の第２５の目的は、中間転写体を有する画像形成装置において、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、ワックスフィルミングの発生を防止するとともに、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることにある。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、
変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有して、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
クリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成して、像担持体上をクリーニングすることを特徴とする。
【００４３】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段を、弾性体をローラ形状に形成したクリーニングローラとし、像担持体への押し当て位置においてその像担持体の回転速度と同じ回転速度とすることを特徴とする。
【００４４】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項１に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段を、弾性体をローラ形状に形成したクリーニングローラとし、像担持体への押し当て位置においてその像担持体の回転速度と異なる回転速度とすることを特徴とする。
【００４５】
請求項４に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項２または３に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段の表面の静止摩擦係数を像担持体の表面の静止摩擦係数よりも大きくすることを特徴とする。
【００４６】
請求項５に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項２、３または４に記載のクリーニング装置において、回動するクリーニングローラに当接するように清掃部材を設けることを特徴とする。
【００４７】
請求項６に記載の発明は、上述した第６の目的を達成すべく、請求項１、２、３、４または５に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段の上流位置に極性制御手段を有することを特徴とする。
【００４８】
請求項７に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、請求項１に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段をブラシローラとすることを特徴とする。
【００４９】
請求項８に記載の発明は、上述した第８の目的を達成すべく、請求項７に記載のクリーニング装置において、ブラシローラとして、極性の異なるものを２本を有することを特徴とする。
【００５０】
請求項９に記載の発明は、上述した第９の目的を達成すべく、請求項７または８に記載のクリーニング装置において、ブラシローラのブラシは、ローラ軸方向およびローラ回転方向に植毛を配列して設け、配列した植毛のローラ軸方向を行、ローラ回転方向を列とするとき、行毎に行方向にずらして植毛することを特徴とする。
【００５１】
請求項１０に記載の発明は、上述した第１０の目的を達成すべく、請求項９に記載のクリーニング装置において、ブラシローラの植毛径をｄ、植毛のローラ軸方向ピッチをＰ、再び同一列上に植毛がくる、植毛のローラ回転方向行をｎ行目とするとき、
ｄ≧Ｐ/ｎ
とすることを特徴とする。
【００５２】
請求項１１に記載の発明は、上述した第１１の目的を達成すべく、請求項７、８、９または１０に記載のクリーニング装置において、ブラシローラのブラシ繊維を、主枝と副枝から構成することを特徴とする。
【００５３】
請求項１２に記載の発明は、上述した第１２の目的を達成すべく、請求項１に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段として、像担持体を摺擦するクリーニングブラシと、そのクリーニングブラシより、像担持体の移動方向下流位置で、像担持体に当接するクリーニングローラとを併用することを特徴とする。
【００５４】
請求項１３に記載の発明は、上述した第１３の目的を達成すべく、請求項１２に記載のクリーニング装置において、クリーニングブラシを、クリーニングローラを摺擦するように配置することを特徴とする。
【００５５】
請求項１４に記載の発明は、上述した第１４の目的を達成すべく、請求項１２に記載のクリーニング装置において、クリーニングローラの回転方向を、像担持体の移動方向に対してトレーリング方向とすることを特徴とする。
【００５６】
請求項１５に記載の発明は、上述した第１５の目的を達成すべく、請求項１２に記載のクリーニング装置において、クリーニングブラシの回転方向を、像担持体の移動方向に対してカウンタ方向とすることを特徴とする。
【００５７】
請求項１６に記載の発明は、上述した第１６の目的を達成すべく、請求項１４または１５に記載のクリーニング装置において、クリーニングブラシがクリーニングローラを摺擦する速度を、クリーニングローラ表面の回転速度の１０％以内とすることを特徴とする。
【００５８】
請求項１７に記載の発明は、上述した第１７の目的を達成すべく、請求項１２に記載のクリーニング装置において、クリーニングブラシとクリーニングローラにそれぞれ異なる極性の電圧を印加することを特徴とする。
【００５９】
請求項１８に記載の発明は、上述した第１８の目的を達成すべく、請求項１に記載のクリーニング装置において、クリーニング手段としてクリーニングローラを用い、そのクリーニングローラが、像担持体を均一に帯電する帯電装置を兼ねていることを特徴とする。
【００６０】
請求項１９に記載の発明は、上述した第１９の目的を達成すべく、請求項１８に記載のクリーニング装置において、クリーニングローラの表面に付着しているトナーを除去するトナー除去手段を有することを特徴とする。
【００６１】
請求項２０に記載の発明は、上述した第２０の目的を達成すべく、請求項１９に記載のクリーニング装置において、トナー除去手段をブラシで構成することを特徴とする。
【００６２】
請求項２１に記載の発明は、上述した第２１の目的を達成すべく、請求項１９または２０に記載のクリーニング装置において、トナー除去手段に、電源から電圧を印加することを特徴とする。
【００６３】
請求項２２に記載の発明は、上述した第２２の目的を達成すべく、請求項２１に記載のクリーニング装置において、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加することを特徴とする。
【００６４】
請求項２３に記載の発明は、上述した第２３の目的を達成すべく、
変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有して、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
像担持体と、その像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、像担持体上の静電潜像にトナーを付着して顕像化する現像装置と、現像されたトナー像を転写材に転写する転写装置と、画像転写後の前記像担持体上をクリーニングするクリーニング装置とを有し、
そのクリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成することを特徴とする。
【００６５】
請求項２４に記載の発明は、上述した第２４の目的を達成すべく、
変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有して、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
像担持体と、その像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、像担持体上の静電潜像にトナーを付着して顕像化する現像装置と、現像されたトナー像を転写材に転写する転写装置と、画像転写後の像担持体上をクリーニングするクリーニング装置とからなる作像ユニットを少なくとも４つ以上有し、
その各作像ユニットにおいて、クリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成することを特徴とする。
【００６６】
請求項２５に記載の発明は、上述した第２５の目的を達成すべく、
変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有して、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
像担持体と、その像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、像担持体上の静電潜像に複数色のトナーを付着して顕像化する複数の現像装置と、現像された複数色のトナー像を電圧が印加されている中間転写体に転写し、その中間転写体上の複数色のトナー像を転写材へ転写する転写装置と、画像転写後の像担持体上をクリーニングするクリーニング装置とを有し、
そのクリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成することを特徴とする。
【００６７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１は、この発明によるクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【００６８】
図中符号１は、矢印Ａ方向に回転する像担持体である。図中符号１１は、クリーニング装置である。クリーニング装置１１は、クリーニング手段であるクリーニングローラ２とスクレーパブレード部材（清掃部材）３と搬送コイル４を有している。クリーニングローラ２は、例えば金属軸部の周囲にゴム硬度１５°〜８０°でかつ体積抵抗が１０５から１０１５（Ω・ｃｍ）である導電性弾性層（例えば、導電性ゴムで成形した層）を設けたものである。また、クリーニングローラ２は、例えば前記ゴム層の周囲に体積抵抗１０６〜１０１６（Ω・ｃｍ）である導電性フッ素樹脂からなるチューブまたはコート層を設けたものでもよい。
【００６９】
このクリーニングローラ２は、図示しない加圧部材により３００〜７００（ｇｆ）の力で像担持体１表面に押圧され、また像担持体１表面に対して０．２〜１．０（ｍｍ）の喰込み量を持つ位置に設置され、その表面の粗さがＲＺ≦５（μｍ）である。
【００７０】
図示例では、芯金５の周囲にゴム硬度７０°、体積抵抗が１０９（Ω・ｃｍ）の導電性弾性体を設けたクリーニングローラ２をクリーニング手段として使用し、ばねによって５００（ｇｆ）の力で像担持体１表面に押圧し、像担持体１に対して０．３（ｍｍ）の喰込み量をもつ位置に設置した。
【００７１】
また、図示していないクリーニング手段駆動手段により像担持体１の回転速度と等速で回転するようになっている。このクリーニングローラ２の回転に伴い、像担持体１上からクリーニングローラ２上に付着した残留トナーは、ブレードホルダで保持されるシート状ポリウレタンからなるスクレーパブレード部材３の接触部に達し、同スクレーパブレード３によりクリーニングローラ２表面から引き剥がされ、回転する搬送コイル４上に落下し、同搬送コイル４によってクリーニング装置１１外へ排出される。
【００７２】
図２は、図１のクリーニング装置１１を備える画像形成装置の要部の概略構成図である。
【００７３】
この画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転する像担持体１の周囲に、帯電装置７、露光装置８、現像装置９、転写装置１０、クリーニング装置１１、除電装置１２を配置している。また、図示しないが、像担持体１上から転写された転写材上のトナー画像を定着するための定着装置を配置している。
【００７４】
像担持体１は、この図示例では負帯電のＯＰＣ（有機光半導体）感光体である。像担持体１は、ＯＰＣ感光体以外でもよく、例えば無機感光体、アモルファスシリコン感光体などでもよい。図示例では、回転速度を、２００（ｍｍ／ｓｅｃ）とする。
【００７５】
帯電装置７は、像担持体１と接触して配置され、所定の電圧を印加することによって像担持体１を所定の極性、所定の電位に帯電する。この例においては、帯電ローラを用い、像担持体１をマイナス極性に一様に帯電させている。帯電装置７は、像担持体１と非接触に配置された電極ワイヤとグリッド電極からなるスコロトロン帯電装置を用いてもよい。
【００７６】
露光装置８は、発光素子としてＬＤを使用し、画像データに基づき像担持体１に光を照射することによって静電潜像を形成している。この例ではＬＤを用いているが、ＬＥＤなどの発光素子を用いてもよい。
【００７７】
現像装置９は、現像剤を保持するために内部に固定されたマグネットローラを備えた回転自在の現像剤担持体と現像剤を攪拌しながら搬送するための攪拌搬送スクリュを備えている。この例では、現像剤としてトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分磁気ブラシ現像を用いている。キャリアを必要としない一成分現像の構成でもよい。現像剤担持体には、現像バイアス電源から電圧が印加され、現像領域にて静電潜像に帯電したトナーを付着させて現像を行う。使用しているトナーについては、詳しく後述する。
【００７８】
転写装置１０は、転写時に像担持体１表面に所定の押圧力で接触し、図示していない電源から電圧が印加されることにより、像担持体１と転写装置１０との間の転写ニップ部で像担持体１表面のトナー像を転写材に転写する。この例では、転写ローラを用いて転写を行っている。コロトロン、転写ベルトなどの転写装置を用いてもよい。
【００７９】
除電装置１２は、像担持体１の残留電荷を除電するもので、ＬＥＤを用いている。
【００８０】
さて、図２に示す画像形成装置において、作像工程後、クリーニング装置１１へ送られてきた像担持体１上の残留トナーは、クリーニングローラ２との対向部に達する。
【００８１】
表１に、ベタ画像を像担持体１上に作像したときの現像後、転写後のトナー単位重量あたりの帯電量（以後Ｑ／Ｍと呼ぶ）を測定した結果を示す。画像面積を固定したベタ画像パターンを像担持体１上に作像し、現像、転写、クリーニング等の各プロセス終了後に画像形成装置のメインスイッチを強制的にＯＦＦにし、像担持体１上に形成されたトナー像を吸引治具によりエアーポンプで吸引しながら、そのトナーのクーロン量をクーロンメータ（ケスレー製エレクトロメータ６１１）により測定し、吸引治具により吸引したトナーの重量とクーロン量から単位重量あたりのトナー電荷量（μＣ／ｇ）を算出した。
【００８２】
表１のように、転写電圧を変化させると転写残トナーのＱ／Ｍも変化することがわかった。転写装置１０に対しては、転写材の種類、画像形成装置の使用環境や使用モード、また経時変動といった、様々な変動因子に対する転写効率の変化を吸収するようにプロセスコントロールが行われ、状況に応じて最良の画像が得られる転写電圧になるように制御されている。その結果、例えば表１の▲２▼転写電圧の変化があった場合に感光体上の転写残トナーの帯電量が表１中の▲３▼転写残トナーＱ／Ｍのように変動する。
【００８３】
【表１】
そこで、クリーニングローラ２の芯金５に電源６より直流電圧を印加すると、転写残トナーは、表１に記載のようにマイナス極性であるので、クリーニングローラ２と像担持体１との間で形成するプラスの電界により、トナーがクリーニングローラ２に付着し、像担持体１はクリーニングされる。
【００８５】
図示例では、像担持体１とクリーニングローラ２が同じ速度となるようにして、クリーニングローラ２の芯金５に７００（Ｖ）印加した。この条件において、残トナーをテープに転写し、その反射率（ＩＤ）を測定したところは０．０２となり、良好にクリーニングされた。なお、この条件に限らず、４００〜８００（Ｖ）でも同様に良好なクリーニング性が得られた。ただし、この適正バイアスは、環境条件、使用するクリーニングローラ２の抵抗値、厚みなどにより変動する。
【００８６】
ここで、「残トナーＩＤ」の測定方法は、以下のとおりである。クリーニングローラ２通過後の像担持体１上クリーニング残トナーを透明テープ（日東電工製プリンタック）によりテープ転写し、その画像濃度（Ｉｍａｇｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ）を画像濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８）により測定し、その反射率を測定し残トナーＩＤとした。トナーが存在しない場合のテープの画像濃度を測定してリファレンスＩＤとし、前記残トナーＩＤからリファレンスＩＤを差し引くことで、クリーニング残トナーＩＤとした。
【００８７】
図示例で使用しているトナーは、ウレア結合を有する変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、光沢度が５〜３０（％）になる定着画像に接する定着部材表面の温度幅が５０（ｄｅｇ）以上で、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いている。
【００８８】
詳しくは、ウレア結合で変性されたポリエステルとしては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマとアミン類との反応物などが挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマとしては、ポリオールとポリカルボン酸の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネートと反応させた物などが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基（アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基）、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
【００８９】
上記トナーの円形度を
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
と定義したとき、クリーニング装置でのクリーニング性に優れている球形トナーを円形度に着目して比較した。
【００９０】
トナーＡ（円形度０．９４）、トナーＢ（円形度０．９６）、トナーＣ（円形度０．９８）の同条件でのクリーニング残トナーＩＤを表２に示す。トナーＡと比較して、トナーＢ、Ｃのほうが静電クリーニング能力に優れていることがわかった。
【００９１】
【表２】
また、上記に記載したトナーＣを用いて像担持体１上に形成した潜像を現像し、転写材に転写後、クリーニング装置によってクリーニングする作像プロセスを１００００枚のコピー動作にわたっておこない、像担持体１表面を観察したが、フィルミング物質は認められなかった。また、１００００枚コピー後の像担持体１を取り出してクリーニング後の残トナーＩＤを調べたところ、初期と同等で劣化も無かった。
【００９３】
＜比較例１＞
同様の実験を、比較例としてブレードクリーニング装置を用いて行った。クリーニングブレードの材質としては、ウレタンゴムを使用し、食い込み量１．０５（ｍｍ）、初期当接角度７９°、ヤング率０．４５、自由長８（ｍｍ）、ブレードをブレードホルダーにセットし、上記圧接力および当接角で当接した。
【００９４】
初期の像担持体１のクリーニング残トナーＩＤは、０．０１であった。１００００枚コピー後、画像上の一部に低画像濃度が観察され、感光体を取り出してみたところ、フィルミングが発生していた。
【００９５】
次に、クリーニングローラ２の回転速度が像担持体１との間に速度差をもつようにした。クリーニングローラ２は、駆動装置により、像担持体１の回転速度に対して速度差をもつように回転駆動されている。また、上述したトナーＡ、Ｃを用い、クリーニングローラ２の芯金５にトナーＡに対して５００（Ｖ）、トナーＢに対して６００（Ｖ）印加した。その結果、図３のように像担持体１表面からの残留トナーの除去効率が向上することがわかった。さらに、トナー形状や等速の場合のクリーニング残トナー量により除去効率が向上する線速差の大きさが異なるが、転写残トナー量が像担持体１の回転速度１〜１０％の速度差を設けることで除去効率が向上することがわかった。
【００９６】
確認実験として、上述したトナーＣを用いて、像担持体１上に形成した潜像を現像し、転写材に転写後、前記クリーニング装置によって、クリーニングする作像プロセスを１００００枚のコピー動作にわたっておこない、像担持体１表面を観察したが、フィルミング物質は認められなかった。また、１００００枚コピー後の像担持体１を取り出しクリーニング後の残トナーＩＤを調べたところ、初期と同等で劣化も無かった。
【００９７】
次に、静止摩擦係数μの水準を振ったクリーニングローラ２でクリーニングローラ２と像担持体１に速度差を設けてクリーニング性を検証した。なお、像担持体１の静止摩擦係数μＯＰＣ、クリーニングローラの静止摩擦係数μＲは、図４に示す「オイラーベルト式」で測定した。図４において、ａは測定物、ｂは紙、ｃは錘りである。実験条件は、クリーニングローラ２と像担持体１の速度差：−２０７（ｍｍ／ｓｅｃ）（像担持体の速度：９４（ｍｍ／ｓｅｃ）、クリーニングローラ：カウンター方向に１１３（ｍｍ／ｓｅｃ））、像担持体静止摩擦係数μＯＰＣ：０．３７５、クリーニングローラバイアス：０（Ｖ）とした。
【００９８】
その結果、像担持体１表面の静止摩擦係数μＯＰＣとクリーニングローラの静止摩擦係数μＲとの関係が、μＲ＞μＯＰＣとなっているときに、クリーニング性が良好であるという結果が得られた。なお、この例ではクリーニングバイアスを印加しない場合について記載したが、適正バイアス印加によりクリーニングローラ２と像担持体１の速度差を最小にすることが可能である。
【００９９】
次に、環境変動や経時劣化のため、転写電圧を増大させる必要があった場合、転写残トナーの帯電極性は表３のように、プラスに反転する。このままでは、プラス極性のバイアスを印加したクリーニングローラ２によるクリーニングではプラス極性トナーのクリーニングは不良となる。
【０１００】
【表３】
図５は、クリーニングローラ２による転写残トナーのクリーニング工程前に、極性制御手段１３を配置した構成図である。図示例では、極性制御手段１３としてタングステンワイヤーに電源１４からＡＣ１００（μＡ）とＤＣ−６０（μＡ）を印加し、コロナ放電させ、マイナスの電荷を像担持体１および残留トナーに付与した。極性制御手段１３通過後の残留トナーＱ／Ｍは、表３の▲４▼のようになった。転写残トナーは、極性制御手段１３を通過しマイナス極性にそろえられた後クリーニングローラ２との対向部に達する。ここで、クリーニングローラ２の芯金５に電源６より直流電圧を印加すると、クリーニングローラ２と像担持体１との間で形成する電界により、トナーがクリーニングローラ２に付着し、像担持体１はクリーニングされやすくなる。
【０１０２】
図６は、この発明による別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
像担持体１上に残留したトナー１５は、ＣＷ（時計回転）方向に搬送され、同一方向に回転するブラシローラ（クリーニング手段）１６によって、機械的に像担持体１より剥離、脱落される。ブラシローラ１６から脱落せずにローラ１６に付着したままのトナーは、バイアスローラ１７によって叩き落とされる。このとき、バイアスローラ１７は、回転していても固定状態でも構わない。
【０１０３】
ブラシローラ１６や、バイアスローラ１７から落とされたトナーは、クリーニング装置１８内に在る回収ローラ１９によって現像タンクに回収され、再利用される。または、システム安定化のため、廃トナーボトルに回収され廃棄されてもよい。
【０１０４】
像担持体１からクリーニングする際に転写残トナーは、極性を有する場合がある。よって、転写バイアス電源２０からのバイアスをバイアスローラ１７に印加してブラシローラ１６のブラシ先端に印加することで、ブラシによる機械的な力と同時に静電的な力も印加され、さらにクリーニング性がよくなる。
【０１０５】
本例では、バイアスローラ１７に介在させてバイアス印加しているが直接、ブラシローラ１６の芯金に印加してもよい。この転写バイアス電源２０からバイアスとしては、トナーの有する極性と逆のＤＣ電圧、またはＡＣ電圧、あるいはＤＣ電圧とＡＣ電圧の両者を重畳させてもよい。この印加によって、極性の異なるトナーは、ブラシに吸着される。また、ＡＣ電圧の印加によって極性を持つトナーは極性を消去され、ブラシの機械力によって像担持体１から叩き落とされる。
【０１０６】
図７には、この発明によるさらに別のクリーニング装置まわりの概略構成を示す。
【０１０７】
転写行程は高電圧を印加することで、記録紙、もしくはカラーに使用する中間転写媒体に静電的に像担持体１上のトナーを転写する。このとき、像担持体１と転写電極間では放電現象を生じる場合もある。このとき、帯電量の小さいトナーや極性異常のトナーは、放電によって極性反転する場合がある。これによって、転写残トナーは、極性が不均一となる。即ち、現像によって負極性を有するトナーの中に正極性のトナーが混在する状態が生じる。
【０１０８】
それを防止するために、極性を均一化するために、これまでは前処理用帯電行程がクリーニング前に設けられていた。この帯電行程は、高電圧を像担持体１に直接印加するため、オゾンや窒素酸化物が生じた。これらの発生物は、環境や人体への影響が問題視されてきた。また、窒素酸化物は、像担持体１の表面に付着し画像劣化の要因となってきた。
【０１０９】
よって、前処理行程である帯電による極性の均一化をせずに、各々の極性に適合したバイアス電圧を印加することで極性ごとの転写残トナーを回収する。具体的には、図６に示したブラシローラ１６に正極性の転写バイアスを印加し、さらに像担持体１の回転方向上流に、別のクリーニング手段としてブラシローラ２１を具備し、これに負極性の転写バイアスを印加する。これによって極性の混在した残留トナーのクリーニングが可能となる。
【０１１０】
図８には、像担持体１上の残留トナーのクリーニング状態図を示す。
ブラシローラ１６は、芯金２４表面に基布上に植毛されたブラシ２３をスパイラル上に巻き付けて構成している。基布は、ポリエステル系ナイロン系材質が一般的である。ブラシ２３は、直毛またはループ状で、密度は５０，０００〜１５０，０００（本／ｉｎｃｈ２）植毛ピッチ０．７〜０．９（ｍｍ）である。このため、１カ所の植毛部には、３０〜５０本の原糸束が植毛されている。
【０１１１】
原糸は、１５〜３０（μｍ）の太さの炭素含有アクリル繊維によって構成されている。繊維は、像担持体に約１（ｍｍ）食い込まされた状態で設定されている。そこで、繊維は、座屈状態となる。
【０１１２】
ここで、図９には、図８のブラシの植毛状態をブラシローラの軸側から観察した状態を示す。クリーニングトナー２５は、ブラシ２３が存在する箇所は先端に捕獲される。しかし、ブラシ２３が植毛されていない植毛間では、非クリーニングトナー２６はすり抜けて行く。これを改善するために、図１０のごとく次の行で、前行の植毛間に植毛することにより、抜けてきたトナーは捕獲され、像担持体１はクリーニングされる。
【０１１３】
図１１には、従来の植毛状態を示す。植毛は、行、列共に一定のピッチで碁盤目状に配列されている。植毛された基布は一定のパイル幅（15〜20mm）のものが巻き付けられて製作されるが、植毛のピッチ間は埋められない。そこで、図１２に示すように、列を増す方向（配列した植毛のローラ軸方向）のピッチＰと植毛径ｄ、さらに行を増す方向で同一場所に、すなわち同一列上に植毛がくる行をｎ行目としたとき、
ｄ≧Ｐ/ｎ
の関係にする。
【０１１４】
これによって、すり抜けトナーは、ブラシに接触し確実に残留トナーは捕獲、または掻き落とされる。ブラシローラ１６は、図１３に示すように原糸が束ねられて約５（ｍｍ）の毛足長さを有している。この原糸は、図１４に示すように、直線状の繊維で、球状のトナーが接しただけであると、すり抜けてクリーニング不良が発生する。これを防止するために、図１５に示すように、直線上に植毛された主枝２７に捕獲用の副枝２８を設ける。副枝２８の長さは０．０５〜０．１（ｍｍ）で僅かに枝状の突起を設けることで、ブラシから転がり漏れるトナーを無くし、確実にブラシに当接されて残留トナーはクリーニングされる。
【０１１５】
図１６は、この発明によるまたさらに別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。また、図１７は、そのクリーニング装置を備える画像形成装置の全体概略構成図である。
【０１１６】
この例のクリーニング装置１１では、クリーニングブラシ（クリーニング手段）２９を像担持体１とクリーニングローラ（クリーニング手段）３０のどちらにも摺擦するように配置したので、クリーニングブラシ２９による１次クリーニング効果によってクリーニングローラ３０に到着する残トナー量を大幅に低減し、しかもクリーニングローラ３０からのトナー掻き落しをスクレーパや専用クリーニングブラシを付加することなく実現できるので、高性能のクリーニングローラ３０を活用したクリーニング装置１１を小型低コスト化できる。
【０１１７】
また、クリーニングローラ３０の回転方向を像担持体１にカウンタ方向とした場合、クリーニングローラ３０上からクリーニングブラシ２９によって掻き落されなかったトナーは、クリーニングローラ３０の下流側のくさび形領域に移動されてしまう。このとき、くさび形領域内でトナーが像担持体１側に静電的あるいは機械的な作用力で付着してしまうと、そのまま帯電装置７へ通過してしまうことになる。しかし、この例では、トレーリング方向としたので、前記掻き落されなかったトナーは、再度クリーニングローラ３０の上流側に移動するので、もう一度クリーニングローラ３０のクリーニング作用を受けることになり、クリーニング性を低下させることがない。
【０１１８】
さらに、クリーニングローラ３０の回転方向を像担持体１にカウンタ方向とした場合、クリーニングローラ３０の機械的な作用力が大きくなり、トナーを機械的に掻き落す効果が得られる。しかし、このような構成を取ると、トナーが少ないときにはクリーニングローラ３０表面と像担持体１表面は大きな周速差で摺擦されるので、研磨摩耗が進み耐久性が低下する。
【０１１９】
この例では、トレーリング方向とすることで周速差をなくすだけでなく、周速差を像担持体１の速度の１０％以下付与することで、機械的に掻き落す効果をクリーニングローラ３０に付与し、クリーニング性能向上と耐久性を両立することができる。機械的に掻き落す効果は、発明者らの実験によれば、僅か数％程度与えれば向上効果が得られることが分かった。そこで耐久性を考慮し、できる限り少ない周速差で装置を成立させるため、１０％以下で運転する設定とした。
【０１２０】
また、この例では、クリーニングブラシ２９を像担持体１とクリーニングローラ３０のトナー掻き落しに兼用しているので、フリッカバー３１通過によって付着トナー量が減少し、クリーニング能力が回復しているブラシ先端が、先に微量のクリーニング済みトナーが付着しているクリーニングローラ３０に摺擦することで、効果的に掻き落し能力を発揮し、若干の付着トナー量が増加した後、像担持体１上の比較的多量に付着しているトナーの掻き落しに供されるように構成したので、クリーニング性能に優れている。
【０１２１】
また、像担持体１に対してクリーニングブラシ２９をカウンタ方向、クリーニングローラ３０をトレーリング方向としたので、クリーニングブラシ２９とクリーニングローラ３０間はトレーリング方向となり摺擦速度はそれぞれのローラの速度差で得られる。
【０１２２】
像担持体１は、樹脂材料を用いた有機感光体ローラが多用されており、その表面硬度はヒドリンゴムなどで作られるクリーニングローラ３０よりも格段に高い。従って、クリーニングブラシ２９を摺擦する場合、像担持体１にはクリーニング性能向上を優先し高速で摺擦し、クリーニングローラ３０に対しては材料の強度を考慮して低い速度で摺擦することが望ましい。
【０１２３】
前述のように、クリーニングローラ３０とクリーニングブラシ２９は、トレーリング方向となるので、本構成においてはクリーニングブラシ２９を像担持体１からの掻き落しとクリーニングローラ３０からの掻き落しに兼用してもクリーニングローラ３０の耐久性を損なうことがない。
【０１２４】
クリーニングローラ３０は、不図示のバイアス手段によってトナーを吸着する方向の電界が像担持体との当接部で発生するように構成されており、主に静電吸着力によってトナーを像担持体１上からクリーニングローラ３０上に吸着する作用を行う。このような作用力は、トナー形状によらずに発揮されるので、本例の球形乾式トナーであっても容易にクリーニングすることが可能である。
【０１２５】
したがって、球形トナーを従来のブレードクリーニング方法でクリーニングすることは困難である。本例では、ブレードクリーニング方法に置き換えうる小型低コストの構成で球形トナーのクリーニング方法を実現したので、球形トナーを活用した小型低コストかつ高画質の画像形成装置を成立させることができる。
【０１２６】
また、強化フィラーを分散させた像担持体１を使用したときにブレードクリーニング方法では、クリーニングが行えない場合があった。本例では、ブレードクリーニング方法に置き換えうる小型低コストの構成で強化フィラーを分散させた像担持体１のクリーニング方法を実現したので、強化フィラーを分散させた像担持体１を活用した小型低コストかつ高耐久の画像形成装置を成立させることができる。
【０１２７】
なお、図１６において、符号１８はクリーニング装置、１９は回収ローラである。また、符号１５ａは転写残トナー、１５ｂはクリーニングブラシ２９で除去されるトナー、１５ｃはクリーニングブラシ２９に付着搬送されるトナー、１５ｄはフリッカバー３１へ衝突することで落下するトナー、１５ｅはクリーニングローラ３０で除去されるトナーである。
【０１２８】
図１７において、符号１は像担持体、７は像担持体１を帯電する帯電装置、８は像担持体１に静電潜像を形成する露光装置、９は像担持体１上の静電潜像を顕像化する現像装置、１０は顕像化したトナー画像を転写材に転写する転写装置、１１は画像転写後に像担持体１上に残留するトナーを除去するクリーニング装置である。
【０１２９】
また、８０は転写材上の転写画像を定着する定着装置、８１は転写材を収納する給紙カセット、８２は給紙カセット８１から転写材を繰り出す給紙ローラ、８３は繰り出した転写材を搬送する転写材搬送ローラ、８４は像担持体１上のトナー画像にタイミングを合わせて転写材を送り出すレジストローラである。
【０１３０】
図１８は、この発明によるさらにまた別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【０１３１】
本例は、クリーニング手段が、弾性体からなる導電性のクリーニングローラ３２からなり、像担持体１の帯電装置を兼ねている構成となっている。帯電兼クリーニングローラ３２は、像担持体１と接触して配置され、矢印Ｂ方向に回転する。帯電兼クリーニングローラ３２は、電源３３から電圧を印加することによって像担持体１を所定の極性、所定の電位に帯電する。本例では、像担持体１をマイナス極性に一様に帯電させている。
【０１３２】
この例においては、ウレア結合を有する変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、光沢度が５〜３０（％）になる定着画像に接する定着部材表面の温度幅が５０（ｄｅｇ）以上で、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いている。
【０１３３】
このような球形トナーをブレードでクリーニングする場合は、ブレードと像担持体１表面で形成される当接部でトナーが密に充填された状態で集められ、この最密充填された像担持体１と直接接している第一層目のトナーは、像担持体１に対して強い付着力を持っているため、ブレードによるクリーンニングの時に、一層目と次の二層目との間でトナーが滑ってしまい、一層目がクリーニングブレードの先端エッジ部を押し上げ、通り抜けてしまい、クリーニング不良となって像担持体１に残ってしまう。
【０１３４】
そのため、クリーニング方式としてクリーニングブレードを用いたときに、クリーニング不良を防止するために当接を大きくする必要があるが、クリーニングブレードと像担持体１との接する部分のトナーに大きなストレスがかかり、トナー内部のワックスが滲み出して像担持体１に付着し、ワックスフィルミング発生してしまうことがある。
【０１３５】
そこで、この例のクリーニング装置は、小粒径、球形で従来トナーより低溶融粘度であるシャープメルト性のポリエステル系のトナーバインダーを用いたトナーを用いても、像担持体１から確実にワックスフィルミングさせずにクリーニングできるように、弾性ローラを用い、電圧を印加することによりクリーニングする構成になっている。さらに、そのクリーニングローラは像担持体１表面の帯電を行う構成になっている。
【０１３６】
クリーニングローラ３２は、芯金３４を中心にポリウレタンゴム、シリコンゴム、ブラジエンゴム等の弾性材料にカーボンブラック、チタン、アルミニウム等の金属の酸化物やイオン導電剤等からなる導電性微粒子を分散させた弾性導電層を有している。また、クリーニングローラ３２の表面には、像担持体１への表面のピンホールによるバイアス電流のリークを防止するために中抵抗層を設けている。場合によっては、クリーニングローラ３２表面の汚れを防止するためにさらに表面保護層を設けてもよい。この例では、ローラの体積抵抗率が１０６〜１０１２（Ω・ｃｍ）となるように調製したものを使用している。
【０１３７】
芯金３４には、電源３３が接続されており、電源３３からクリーニングローラ３２に電圧が印加され、像担持体１上の残留トナーが静電的な力によりクリーニングローラ３２側へと引き寄せられ、クリーニングローラ３２が回転することによりクリーニングを行うことが可能となっている。
【０１３８】
この例では、像担持体１をマイナスに帯電し、マイナスに帯電したトナーを露光部に付着させる、いわゆるネガポジ現像方式であるため、現像後の像担持体１上の付着トナーはマイナス極性である。したがって、転写装置には、プラスの電圧、あるいは電流を印加して転写材にマイナス極性のトナーを転写させるため、像担持体１上の転写残トナーは転写バイアスの影響により極性が反転し、プラス帯電トナーとなっている。したがって、クリーニングローラ３２にマイナスの電圧を印加することによって、像担持体１上のプラス帯電トナーとなっている転写残トナーは、クリーニングされることになる。
【０１３９】
具体的には、図１９に示すように、クリーニングローラ３２の芯金３４に電源３３から−１３００(Ｖ)の電圧を印加することによって、像担持体１を放電により−７００(Ｖ)に一様に帯電させる。そして、入力画像データにしたがい露光装置３５により書き込みを行い、露光後の像担持体１の表面電位を−１００(Ｖ)する。このようにして形成された潜像に、現像剤を保持した現像装置３６内の現像ローラに−４００(Ｖ)の電圧を印加してマイナス極性のトナーを付着させて現像を行う。現像された像担持体１上の現像トナーは＋１５００(Ｖ)の電圧が印加された転写ローラ３７により転写材３８に転写され、像担持体１上にはプラス極性になった転写残トナーが残る。
【０１４０】
像担持体１の表面電位は転写の影響を受けるが、除電装置３９の除電光によりその表面電位は０（Ｖ）になる。そして、クリーニング工程でプラス極性の転写残トナーは−１３００（Ｖ）印加されたクリーニングローラ３２により静電的にクリーニングされ、再び像担持体１を−７００（Ｖ）に帯電させることができる。
【０１４１】
この例においては、トナーとして球形トナーを用いている。図２０は、この球形トナーを用いた場合の転写効率を実験により測定した結果である。この結果から適正な電圧を転写装置３７に印加することによって、ほぼ１００（％）近い転写効率となり、像担持体１に付着している転写残トナーの付着量は極微量であることがわかった。
【０１４２】
したがって、この例の球形トナーを用いることによって、クリーニングローラ３２でクリーニングする転写残トナー量は極微量であり、クリーニングローラ３２の像担持体１への帯電性はほとんど損なわれない。
【０１４３】
しかしながら、像担持体１への現像トナーの付着量を測定するために、あるパターンのベタ画像を現像して、その現像トナー層に光を当て反射光からトナー付着量を算出するようなことがある。このような時には、転写材への転写を行わないので、そのままクリーニングローラ３２へ現像トナーが進入してくる。
【０１４４】
そこで、図示例のクリーニング装置４０では、クリーニングローラ３２で回収されたトナーを早期に除去するために、トナー除去手段としてブラシローラ４１を用いている。ブラシローラ４１は、電極を兼ねる金属製の芯金４２に、ブラシ部として導電性レーヨン繊維をパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付けて、ブラシローラ４１としたものである。ブラシ部のブラシは３００デニール／５０フィラメント、１平方ミリメートル当たり８０〜６００本の密度である。このブラシローラ４１を一方向に回転させながらさし込み、ブラシと芯金４２が同心となるように設定した。毛足は、１〜１０（ｍｍ）が好ましい。
【０１４５】
このブラシローラ４１は、クリーニングローラ３２の回転方向と逆方向（図のＣ方向）に所定の周速度をもって回転駆動され、クリーニングローラ３２に対して速度差を持って接触する。このような構成にすることにより、クリーニングローラ３２に付着したトナーを除去する効果が大きくなる。さらに、ブラシローラ４１は、その芯金４２に電源４３から電圧が印加できるようになっている。
【０１４６】
この例においては、電源４３からブラシローラ４１に印加されるバイアスは、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスを印加している。像担持体１上からクリーニングしたクリーニングローラ３２上のトナーを振動させてクリーニングローラ３２からのトナー除去性能を向上させている。
【０１４７】
具体的には、クリーニングローラ３２の芯金３４に電源から−１３００（ｋＶ）の電圧を印加することによって、像担持体１からプラス極性の転写残トナーを除去しているため、ブラシローラ４１の芯金４２にはさらにマイナス側に大きな電圧を印加している。具体的には、芯金４２に電源から直流電圧−１６００（Ｖ）に交流電圧５００〜１０００（Ｖ）（ピーク間電圧）を重畳させたバイアスを印加している。
【０１４８】
ブラシローラ４１で除去したトナーは、スクレーパ４４によりブラシから回収される。そして、搬送スクリュ４５によって廃トナーとして図示しない廃トナーボトルに蓄えてサービスマンなどにより回収し、あるいはリサイクルトナーとして現像装置３６へと送られる。
【０１４９】
この例の帯電兼クリーニングローラ３２を用いたクリーニング装置を具備した画像形成装置とブレードクリーニング装置を具備した画像形成装置を用いて、プリント枚数によるクリーニング不良発生状況、ワックスフィルミングの発生状況を確認した。ワックスの像担持体１へのフィルミングは像担持体１の静止摩擦係数μを測定し代用特性とした。像担持体１表面摩擦係数は、図４に示すような「オイラーベルト式」で測定した。また、クリーニングローラ３２を用いた画像形成装置は、ローラの汚れによる帯電への影響も確認した。
【０１５０】
表４のように、ブレードクリーニング装置を用いた場合は、ワックスフィルミングによる像担持体１表面摩擦係数の上昇が発生したのに対して、ローラクリーニング装置を用いた場合、クリーニング不良の発生、ワックスフィルミングの発生がない良好な画像を得ることができた。
【０１５１】
【表４】
最後に、ローラクリーニング装置を、その他の画像形成装置に適応した例について説明する。
【０１５３】
図２１は、ローラクリーニング装置５１を用い、水平に延在する転写ベルト５６に沿って４つの画像形成ユニット５０を並置した形式のカラー画像形成装置である。
【０１５４】
この画像形成ユニット５０は、像担持体５５、帯電装置５２、露光装置５３、現像装置５４、ローラクリーニング装置５１、除電装置５８で構成され、画像形成ユニット５０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに４つ配置されている。各画像形成ユニット５０で現像された現像トナーは、水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルト５６により転写材５７に転写される。
【０１５５】
このようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと画像の形成が行なわれ、転写材上に多重転写され、図示しない定着装置によって定着される。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
【０１５６】
転写されずに像担持体５５上に残った転写残トナーは、ローラクリーニング装置５１によりクリーニングされるが、ウレア結合を有する変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、光沢度が５〜３０（％）になる定着画像に接する定着部材表面の温度幅が５０（ｄｅｇ）以上で、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いており、クリーニングブレードを用いた場合は、像担持体５５へのワックスフィルミングにより像担持体５５の摩擦係数が低下して像担持体５５とトナーとの付着力が低減する。このため、転写材５７と像担持体５５のニップ前で像担持体５５上のトナーが放電により転写材５７に転写しやすくなり、いわゆる転写チリという異常画像が発生する。
【０１５７】
この例によるクリーニング装置５１を用いることにより、像担持体５５へのワックスフィルミングがないため、転写チリが発生しない。したがって、この図示例のように、各画像形成ユニットでの４回の転写を必要とするカラー画像形成装置において特に良好な画像を得ることができる。
【０１５８】
図示例では、以上説明したすべてのローラクリーニング装置を用いることができる。
【０１５９】
さらに、図２２は、複数の現像装置５９〜６２と中間転写体を有するカラー画像形成装置に、上述したローラクリーニング装置を用いた場合の概略図である。
【０１６０】
この例に係るカラー画像形成装置は、複数の現像装置５９〜６２により像担持体６３に単色カラー画像を形成し、中間転写体６４上に単色カラー画像を重ねてフルカラー画像を形成し、このフルカラー画像を転写装置６６によって転写材６５上に一括して転写する方式を採用するフルカラー画像形成装置である。
【０１６１】
フルカラー画像形成装置は、像担持体６３、帯電装置６８、露光装置６９、４つの現像装置５９〜６２、クリーニング装置６７、除電装置７０で構成される。現像装置５９〜６２は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに４つ配置されている。この場合、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順番で現像、中間転写体６４への転写が行われ、最終的に中間転写体６４には４色フルカラーの画像が形成され、一括して転写材６５に転写され、図示しない定着装置によって定着される。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
【０１６２】
転写されずに像担持体６３上に残った転写残トナーは、ローラクリーニング装置６７によりクリーニングされるが、ウレア結合を有する変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、光沢度が５〜３０(％)になる定着画像に接する定着部材表面の温度幅が５０(deg)以上で、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いており、クリーニングブレードを用いた場合は、像担持体６３へのワックスフィルミングが発生し、中間転写体６４にもそのワックスが転移し、像担持体６３、中間転写体６４両者の摩擦係数を低下させることになり、像担持体６３とトナー、中間転写体６４とトナーの付着力が低減する。このため、上述したように放電による転写チリという異常画像が発生する。
【０１６３】
中間転写体６４への転写（一次転写）、中間転写体６４から転写材への転写（二次転写）でチリトナー量が多くなってしまう。
【０１６４】
この図示例においては、像担持体６３へのワックスフィルミングがないため、転写チリが発生しない。したがって、この例のように、像担持体６３から中間転写体６４への各４色の一次転写と、中間転写体６４から転写材６５への４色重ね画像の二次転写で、計５回の転写工程を有する転写を必要とするカラー画像形成装置においては特にチリのない良好な画像を得ることができる。
【０１６５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に記載の発明によれば、変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、円形度が０・９６〜０．９８の乾式球形トナーを用い、クリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上のトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成し、像担持体上をクリーニングする。
【０１６６】
よって、そのような画像形成装置で、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置において、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、トナー内部に分散されているワックスの染み出しを防いでワックスフィルミングの発生を防止することができる。また、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることができる。
【０１６７】
請求項２に係る発明によれば、クリーニング手段を、弾性体をローラ形状に形成したクリーニングローラとし、像担持体への押し当て位置においてその像担持体の回転速度と同じ回転速度とするから、弾性体が像担持体の移動方向に対してつれ回り方向に回転するので、弾性体で像担持体を摺擦することがなく、像担持体へのハザードを低減することができる。
【０１６８】
請求項３に係る発明によれば、クリーニング手段を、弾性体をローラ形状に形成したクリーニングローラとし、像担持体への押し当て位置においてその像担持体の回転速度と異なる回転速度とするから、速度差を設けることによりクリーニングローラを摺擦して掻き落とし、像担持体からのトナー除去効率を向上することができる。
【０１６９】
請求項４に係る発明によれば、クリーニング手段の表面の静止摩擦係数を像担持体の表面の静止摩擦係数よりも大きくするから、像担持体とクリーニングローラの接触面において、静止摩擦係数の大きいクリーニングローラの方にトナーが付着しやすくなり、像担持体の表面からのトナー除去効率を向上することができる。
【０１７０】
請求項５に係る発明によれば、回動するクリーニングローラに当接するように清掃部材を設けるから、像担持体と接触するクリーニングローラ表面からトナーを除去するので、クリーニングローラ表面から像担持体への逆付着を防止することができる。
【０１７１】
請求項６に係る発明によれば、クリーニング手段の上流位置に極性制御手段を有するから、転写後のトナー帯電極性がクリーニング手段に印加されるバイアス極性と同じになった場合や両極性のトナーが混在する場合に、残トナー帯電極性を極性制御手段によりバイアス極性と逆極性に揃えるので、すべてのトナーを良好にクリーニングすることができる。
【０１７２】
請求項７に係る発明によれば、クリーニング手段をブラシローラとするから、ブレードのように強い力で当接することなく、像担持体へ摺擦する力も弱いため感光層へのダメージを少なくすることができる。また、トナー内部に分散されているワックスが染み出すことがなくワックスフィルミングの発生も防止できる。また、ジャムなどの異常により、多量なトナーが入力された場合に、１００％クリーニングできなくても、ブラシによりトナーを散らすことにより、出力画像品質への影響を小さくすることができる。
【０１７３】
請求項８に係る発明によれば、ブラシローラとして、極性の異なるものを２本を有するから、ブラシローラごとに正負の極性を印加して、極性の異なる残留トナーであっても確実にクリーニングし、クリーニング性能を向上することができる。
【０１７４】
請求項９に係る発明によれば、ブラシローラのブラシは、ローラ軸方向およびローラ回転方向に植毛を配列して設け、配列した植毛のローラ軸方向を行、ローラ回転方向を列とするとき、行毎に行方向にずらして植毛するから、植毛間にあるトナーをブラシによって確実にクリーニングすることができる。
【０１７５】
請求項１０に係る発明によれば、ブラシローラの植毛径をｄ、植毛のローラ軸方向ピッチをＰ、再び同一列上に植毛がくる、植毛のローラ回転方向行をｎ行目とするとき、
ｄ≧Ｐ/ｎ
とするから、植毛構成を規定することでブラシの両脇から転がり漏れるクリーニング不良トナーをなくすことができる。
【０１７６】
請求項１１に係る発明によれば、ブラシローラのブラシ繊維を、主枝と副枝から構成するから、植毛された繊維から枝状繊維を設けることで、転がり漏れるトナーを確実にクリーニングすることができる。
【０１７７】
請求項１２に係る発明によれば、クリーニング手段として、像担持体を摺擦するクリーニングブラシと、そのクリーニングブラシより、像担持体の移動方向下流位置で、像担持体に当接するクリーニングローラとを併用するから、ブラシクリーニングによって画像残像など付着量の多い部分に対しても十分なクリーニング性能を発揮しつつ、掃き目状のクリーニング残に対してローラクリーニングによって確実に２段目のクリーニングを行うことによりどのような転写残トナーに対しても優れたクリーニング性能を発揮することができる。
【０１７８】
請求項１３に係る発明によれば、クリーニングブラシを、クリーニングローラを摺擦するように配置するから、クリーニングローラからのトナー掻落し手段をクリーニングブラシで兼用し、２つのクリーニング手段の距離を短縮したので、像担持体を小径化でき、小型低コストの画像形成装置を提供することができる。
【０１７９】
請求項１４に係る発明によれば、クリーニングローラの回転方向を、像担持体の移動方向に対してトレーリング方向とするから、クリーニングローラ上に付着したトナーがクリーニングブラシの作用により掻き落せなかった場合でも、掻き落し残トナーは再度クリーニングローラの作用を受ける部位に搬送されもう一度クリーニングされるので、クリーニング性能の低下を回避することができる。また、クリーニングローラが像担持体を不要に摺擦運動することがないので磨耗劣化を軽減することができる。
【０１８０】
請求項１５に係る発明によれば、クリーニングブラシの回転方向を、像担持体の移動方向に対してカウンタ方向とするから、クリーニンブラシ上に付着したトナーがクリーニングローラへの摺擦部に回転移動する前にブラシ付着トナーからトナーを振り落とすフリッカーバーを用いた振り落とし運動を行った後、クリーニングローラを摺擦するので、クリーニングローラ摺擦に伴うクリーニング性能の低下を回避することできる。また、クリーニングローラのトナー掻き落しが効果的に行え、クリーニング性を向上することができる。
【０１８１】
請求項１６に係る発明によれば、クリーニングブラシがクリーニングローラを摺擦する速度を、クリーニングローラ表面の回転速度の１０％以内とするから、クリーニングブラシ摺擦に伴うクリーニングローラの耐久性の低下を回避することができる。また、クリーニングブラシの像担持体クリーニング性能を維持することができる。
【０１８２】
請求項１７に係る発明によれば、クリーニングブラシとクリーニングローラにそれぞれ異なる極性の電圧を印加するから、トナーの帯電極性によらず、いずれかの手段で確実にクリーニングを行うことができる。
【０１８３】
請求項１８に係る発明によれば、クリーニング手段としてクリーニングローラを用い、そのクリーニングローラが、像担持体を均一に帯電する帯電装置を兼ねているから、例えば作像ユニットを複数並置するようなカラー画像形成装置の場合、装置を小型化することができ、コストも下げることができる。
【０１８４】
請求項１９に係る発明によれば、クリーニングローラの表面に付着しているトナーを除去するトナー除去手段を有するから、トナー除去手段によりクリーニングローラ上のトナーをすみやかに除去して、クリーニングローラの汚れを防止することができる。
【０１８５】
請求項２０に係る発明によれば、トナー除去手段をブラシで構成するから、ブラシを用いることにより、トナーに対するストレスを低減することができる。
【０１８６】
請求項２１に係る発明によれば、トナー除去手段に、電源から電圧を印加するから、静電的な力により、クリーニングローラからのトナー除去性能を向上するとともにトナーに対するストレスを低減することができる。
【０１８７】
請求項２２に係る発明によれば、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加するから、交流電圧を印加することにより、クリーニングローラ上のトナーを振動させてクリーニングローラからのトナー除去性能を向上することができる。また、トナーに対するストレスを低減することができる。
【０１８８】
請求項２３に係る発明によれば、像担持体と帯電装置と潜像形成装置と現像装置と転写装置とクリーニング装置とを有する画像形成装置において、円形度が０・９６〜０．９８の乾式球形トナーを用い、クリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成するから、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、トナー内部に分散されているワックスの染み出しを防いでワックスフィルミングの発生を防止することができる。また、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることができる。
【０１８９】
請求項２４に係る発明によれば、作像ユニットを少なくとも４つ以上有する画像形成装置において、円形度が０・９６〜０．９８の乾式球形トナーを用い、各作像ユニットで、クリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成するから、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、トナー内部に分散されているワックスの染み出しを防いでワックスフィルミングの発生を防止することができる。また、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることができる。
【０１９０】
請求項２５に係る発明によれば、中間転写体を有する画像形成装置において、円形度が０・９６〜０．９８の乾式球形トナーを用い、クリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーをクリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成するから、トナーに機械的なストレスを与えないようにし、トナー内部に分散されているワックスの染み出しを防いでワックスフィルミングの発生を防止することができる。また、像担持体に機械的なストレスを与えないようにし、像担持体の寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【図２】そのクリーニング装置を備える画像形成装置の要部の概略構成図である。
【図３】像担持体とクリーニングローラの線速差と残トナーＩＤの関係図である。
【図４】オイラーベルト式によるμの測定方法を示す図である。
【図５】クリーニング手段による転写残トナーのクリーニング工程前に、極性制御手段を配置した構成図である。
【図６】この発明による別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【図７】この発明によるさらに別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【図８】その像担持体上の残留トナーのブラシクリーニング状態図である。
【図９】図８において、ブラシの植毛状態をブラシローラの軸側から見た図である。
【図１０】ブラシを交互配列植毛状態したときにブラシローラの軸側から見た図である。
【図１１】従来のブラシの植毛状態を示す図である。
【図１２】千鳥状としたときの植毛状態を示す図である。
【図１３】ブラシローラの部分拡大図である。
【図１４】従来のブラシローラの部分拡大図である。
【図１５】この発明によるブラシローラの部分拡大図である。
【図１６】この発明によるまたさらに別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【図１７】そのクリーニング装置を備える画像形成装置の全体概略構成図である。
【図１８】この発明によるさらにまた別のクリーニング装置まわりの概略構成図である。
【図１９】そのクリーニング装置を備える画像形成装置の要部の概略構成図である。
【図２０】転写装置への印加電圧と転写効率との実験結果を示す図である。
【図２１】直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置における要部の概略構成図である。
【図２２】中間転写体を用いた間接転写方式のカラー画像形成装置における要部の概略構成図である。
【図２３】ワックスフィルミング有無での時間の経過に対する感光体摩擦係数の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ 像担持体
２ クリーニングローラ（クリーニング手段）
３ スクレーパブレード部材（清掃部材）
５ 芯金
６ 電源
１１ クリーニング装置
１３ 極性制御手段
１４ 電源
１５ トナー
１６ ブラシローラ（クリーニング手段）
１８ クリーニング装置
２１ ブラシローラ（クリーニング手段）
２３ ブラシ
２４ 芯金
２５ クリーニングトナー
２６ 非クリーニングトナー
２７ 主枝
２８ 副枝
２９ クリーニングブラシ（クリーニング手段）
３０ ブラシローラ（クリーニング手段）
３１ フリッカバー
３２ 帯電兼クリーニングローラ（クリーニング手段）
３３ 電源
３４ 芯金
４０ クリーニング装置
４１ ブラシローラ
５０ 画像形成ユニット
５１ ローラクリーニング装置
５５ 像担持体
６３ 像担持体
６４ 中間転写体
６７ クリーニング装置
Claims (25)
- 変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
クリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーを前記クリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成し、前記像担持体上をクリーニングすることを特徴とするクリーニング装置。 - 前記クリーニング手段を、弾性体をローラ形状に形成したクリーニングローラとし、前記像担持体への押し当て位置においてその像担持体の回転速度と同じ回転速度とすることを特徴とする、請求項１に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニング手段を、弾性体をローラ形状に形成したクリーニングローラとし、前記像担持体への押し当て位置においてその像担持体の回転速度と異なる回転速度とすることを特徴とする、請求項１に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニング手段の表面の静止摩擦係数を前記像担持体の表面の静止摩擦係数よりも大きくすることを特徴とする、請求項２または３に記載のクリーニング装置。
- 回動する前記クリーニングローラに当接するように清掃部材を設けることを特徴とする、請求項２、３または４に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニング手段の上流位置に極性制御手段を有することを特徴とする、請求項１、２、３、４または５に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニング手段をブラシローラとすることを特徴とする、請求項１に記載のクリーニング装置。
- 前記ブラシローラとして、極性の異なるものを２本を有することを特徴とする、請求項７に記載のクリーニング装置。
- 前記ブラシローラのブラシは、ローラ軸方向およびローラ回転方向に植毛を配列して設け、配列した植毛のローラ軸方向を行、ローラ回転方向を列とするとき、行毎に行方向にずらして植毛することを特徴とする、請求項７または８に記載のクリーニング装置。
- 前記ブラシローラの植毛径をｄ、植毛のローラ軸方向ピッチをＰ、再び同一列上に植毛がくる、植毛のローラ回転方向行をｎ行目とするとき、
ｄ≧Ｐ/ｎ
とすることを特徴とする、請求項９に記載のクリーニング装置。 - 前記ブラシローラのブラシ繊維を、主枝と副枝から構成することを特徴とする、請求項７、８、９または１０に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニング手段として、前記像担持体を摺擦するクリーニングブラシと、そのクリーニングブラシより、前記像担持体の移動方向下流位置で前記像担持体に当接するクリーニングローラとを併用することを特徴とする、請求項１に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニングブラシを、前記クリーニングローラを摺擦するように配置することを特徴とする、請求項１２に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニングローラの回転方向を、前記像担持体の移動方向に対してトレーリング方向とすることを特徴とする、請求項１２に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニングブラシの回転方向を、前記像担持体の移動方向に対してカウンタ方向とすることを特徴とする、請求項１２に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニングブラシが前記クリーニングローラを摺擦する速度を、前記クリーニングローラ表面の回転速度の１０％以内とすることを特徴とする、請求項１４または１５に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニングブラシと前記クリーニングローラにそれぞれ異なる極性の電圧を印加することを特徴とする、請求項１２に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニング手段としてクリーニングローラを用い、そのクリーニングローラが、前記像担持体を均一に帯電する帯電装置を兼ねていることを特徴とする、請求項１に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニングローラの表面に付着しているトナーを除去するトナー除去手段を有することを特徴とする、請求項１８に記載のクリーニング装置。
- 前記トナー除去手段をブラシで構成することを特徴とする、請求項１９に記載のクリーニング装置。
- 前記トナー除去手段に、電源から電圧を印加することを特徴とする、請求項１９または２０に記載のクリーニング装置。
- 直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加することを特徴とする、請求項２１に記載のクリーニング装置。
- 変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
像担持体と、その像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、前記像担持体上の静電潜像にトナーを付着して顕像化する現像装置と、現像されたトナー像を転写材に転写する転写装置と、画像転写後の前記像担持体上をクリーニングするクリーニング装置とを有し、
そのクリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と前記像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーを前記クリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成することを特徴とする、画像形成装置。 - 変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
像担持体と、その像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、前記像担持体上の静電潜像にトナーを付着して顕像化する現像装置と、現像されたトナー像を転写材に転写する転写装置と、画像転写後の前記像担持体上をクリーニングするクリーニング装置とからなる作像ユニットを少なくとも４つ以上有し、
その各作像ユニットにおいて、前記クリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と前記像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーを前記クリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成することを特徴とする、カラー画像形成装置。 - 変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有し、内部に微分散されたワックスを含有した乾式球形トナーを用いる画像形成装置において、
前記乾式球形トナーとして、
円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ
で定義する円形度が０・９６〜０．９８のものを用い、
像担持体と、その像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、前記像担持体上の静電潜像に複数色のトナーを付着して顕像化する複数の現像装置と、現像された複数色のトナー像を電圧が印加されている中間転写体に転写し、その中間転写体上の複数色のトナー像を転写材へ転写する転写装置と、画像転写後の前記像担持体上をクリーニングするクリーニング装置とを有し、
そのクリーニング装置のクリーニング手段に電圧を印加することによって、そのクリーニング手段と前記像担持体間に、その像担持体上に付着したトナーを前記クリーニング手段側に静電的に吸着するような電界を形成することを特徴とする、カラー画像形成装置。
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