(57)【要約】【課題】像担持体へのトナー成分の固着、特にメダカ状フィルミングとそれに伴う異常画像の発生を抑制でき、長期に亘って安定した画像形成が行える画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置５０により顕像化された感光体ドラム２０上のトナー像は中間転写ベルト１１に転写される。転写後の感光体ドラム２０の表面は２本のブラシローラ４０Ａ、４０Ｂで研磨され、転写残トナーを除去される。各ブラシローラ４０Ａ、４０Ｂの繊維の先端が感光体ドラム２０に接触してから該感光体ドラム２０上を辿る軌跡が、感光体ドラム２０の回転方向に対して所定の角度を有しており、感光体ドラム２０の回転方向を０度とした場合のブラシ先端が感光体ドラム２０上に接触した後に辿る軌跡の角度が、２本のブラシローラで正と負である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体の潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化する現像手段と、前記像担持体のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記像担持体の研磨手段として該像担持体に当接され該像担持体と所定の線速差をもって回転するブラシローラを有する画像形成装置において、
前記ブラシローラを２本備え、
前記各ブラシローラの繊維の先端が前記像担持体に接触してから該像担持体上を辿る軌跡が、前記像担持体の回転方向に対して所定の角度を有しており、前記像担持体の回転方向を０度とした場合のブラシ先端が該像担持体上に接触した後に辿る軌跡の角度が、２本のブラシローラで正と負であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体の潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化する現像手段と、前記像担持体のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記像担持体の研磨手段として該像担持体に当接され該像担持体と所定の線速差をもって回転するブラシローラを有する画像形成装置において、
前記ブラシローラの繊維の先端が前記像担持体に接触してから該像担持体上を辿る軌跡が、前記像担持体の回転方向に対して所定の角度を有しており、前記像担持体の回転方向を０度とした場合のブラシ先端が該像担持体上に接触した後に辿る軌跡の角度が、前記ブラシローラ上で正の領域と負の領域があり、これら軌跡の異なる領域が前記ブラシローラの回転方向に少なくとも２つ存在することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
前記ブラシ先端が前記像担持体に接触してから該像担持体上を辿る軌跡の角度が、前記ブラシローラの軸方向に対するブラシ繊維の傾斜により形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置において、
前記像担持体上の転写残トナーのクリーニング手段としてクリーニングブレードを用いていないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置において、
画像形成に用いられるトナーは形状係数ＳＦ−１で１００〜１５０の範囲にあり、かつ、形状係数ＳＦ−２で１００〜１５０の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関し、詳しくは、像担持体の表面をブラシローラで研磨（クリーニング）する構成を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の画像形成装置においては、感光体に現像されたトナーのほとんどは被転写体や記録材に転写されるものの、一部のトナーは転写されずに感光体上に残る。多くの電子写真式の画像形成装置ではこの転写残トナーを回収廃棄するためのクリーニング部材を設けている。
また、感光体には経時でトナー成分（トナー樹脂及び添加剤）や放電生成物が固着するフィルミングが発生することが多々あるため、クリーニング部材で感光体を研磨してリフレッシュする必要がある。
クリーニング部材としてはクリーニングブレードにて感光体を摺擦してトナーを掻き落とす手段が簡単であるため広く使用されている。ただし、近年は高画質化のためにトナーの小径化とともに粒径分布を小さくできる重合トナーが使用されるようになってきており、トナーの球形化と相まってトナーのクリーニングが難しくなってきている。
このようなトナーはクリーニングブレードと感光体との間をすり抜けてしまい、筋状のクリーニング不良が発生したり、局所的なトナーのすり抜けにより帯電ローラが汚れて画像が不均一になったりする不具合が発生しやすくなっている。
【０００３】
一方、ブラシローラを用いるクリーニング方式は、クリーニングブレードとは違ってトナーの粒径や形状の影響を受け難く、ブレードクリーニングではトナーを除去することが難しい小径の球形トナーのクリーニングが可能である。
特許文献１には、表面に備えられたブラシ毛を感光体の表面に接触させつつ回転するクリーニングブラシを備え、クリーニングブラシの表面にはクリーニングブラシの回転方向に沿ってブラシ毛の太さが異なる領域を少なくとも２つ有するクリーニング装置を備えた画像形成装置が開示されている。
特許文献２には、感光体上に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニングブラシを有するクリーニング手段を備えた画像形成装置において、クリーニング手段のクリーニングブラシの感光体に接している部分を少なくとも２種類の異なる太さの毛体で構成するとともに、各毛体の感光体に接している部分の変形抵抗率ρをすべて１．１５Ｎ以上に設定することが開示されている。
【０００４】
特許文献３には、感光体の回転方向上流側に配置されたクリーニングブラシと、下流側に配置されたクリーニングブレードとを備えたクリーニング装置において、クリーニングブラシの回転により内部に発生する浮遊トナーを含む気流をクリーニングブレードの両端部に向かわせるために、クリーニングブラシの表面に植設された毛を軸方向中央部を挟んで互いに先端が近づくように傾斜させることが開示されている。
感光体上の転写残トナーを除去せずに、現像手段で回収するクリーナレス方式も提案されている。
特許文献４には、現像で残トナーを回収するクリーナレス方式において、帯電制御手段により転写残トナーの帯電量を制御し、さらに帯電ローラにクリーニング手段を設置して帯電ローラに付着したトナーを摩擦帯電により帯電ローラから像担持体に戻す構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５９６１６号公報
【特許文献２】特開２００６−１９５４５１号公報
【特許文献３】特開２００４−４６０１３号公報
【特許文献４】特開２００１−２１５７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献４のようなクリーナレス方式においては、転写残トナーは現像で回収するものの、トナー成分や放電生成物が感光体に付着するフィルミングを除去研磨する手段は必要となる。
感光体にトナー成分が固着するフィルミングは、像坦時体上に薄い膜状に形成される場合と、感光体の回転方向にメダカのように細長い固着が発生する場合とがある。この細長い固着を以降「メダカ状フィルミング」と呼ぶこととする。
このメダカ状フィルミングは、何らかの原因によって感光体上に起点が形成され、その起点から徐々に感光体の回転方向下流側に成長することがわかっている（図９、１０、１１参照）。
【０００７】
このメダカ状フィルミングは幅が１０〜５０μｍ、長さが０．１〜数ｍｍ程度の大きさである。感光体表面をブラシローラで研磨する場合、ブラシ繊維に対してメダカ状フィルミングの幅が小さいため（ブラシ繊維は直径が５０〜１５０μｍ程度が一般的）、ブラシがメダカ状フィルミングに縦方向で当接してもブラシがメダカ状フィルミングを避けて通過し、固着物をブラシ繊維で完全に除去することができない。
図１２に示すように、固着物を避けた形でブラシが通過し、感光体の回転方向下流側にメダカ状フィルミングを成長させることとなる。
ブラシローラの構成により感光体上のフィルミングを除去する技術はいくつかすでに提案はされている。特にブラシローラに複数の種類の繊維を組み合わせることでそれぞれの機能を持たせるものが提案されているが（特許文献１、２）、領域によりブラシ繊維の寿命が異なり、ブラシローラとしての耐久性を維持できない問題を有していた。
【０００８】
本発明は、像担持体へのトナー成分の固着、特にメダカ状フィルミングとそれに伴う異常画像の発生を抑制でき、長期に亘って安定した画像形成が行える画像形成装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体の潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化する現像手段と、前記像担持体のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記像担持体の研磨手段として該像担持体に当接され該像担持体と所定の線速差をもって回転するブラシローラを有する画像形成装置において、前記ブラシローラを２本備え、前記各ブラシローラの繊維の先端が前記像担持体に接触してから該像担持体上を辿る軌跡が、前記像担持体の回転方向に対して所定の角度を有しており、前記像担持体の回転方向を０度とした場合のブラシ先端が該像担持体上に接触した後に辿る軌跡の角度が、２本のブラシローラで正と負であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体の潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化する現像手段と、前記像担持体のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記像担持体の研磨手段として該像担持体に当接され該像担持体と所定の線速差をもって回転するブラシローラを有する画像形成装置において、前記ブラシローラの繊維の先端が前記像担持体に接触してから該像担持体上を辿る軌跡が、前記像担持体の回転方向に対して所定の角度を有しており、前記像担持体の回転方向を０度とした場合のブラシ先端が該像担持体上に接触した後に辿る軌跡の角度が、前記ブラシローラ上で正の領域と負の領域があり、これら軌跡の異なる領域が前記ブラシローラの回転方向に少なくとも２つ存在することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、前記ブラシ先端が前記像担持体に接触してから該像担持体上を辿る軌跡の角度が、前記ブラシローラの軸方向に対するブラシ繊維の傾斜により形成されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項３記載の画像形成装置において、前記像担持体上の転写残トナーのクリーニング手段としてクリーニングブレードを用いていないことを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置において、画像形成に用いられるトナーは形状係数ＳＦ−１で１００〜１５０の範囲にあり、かつ、形状係数ＳＦ−２で１００〜１５０の範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、像担持体（感光体ドラム）へのトナー成分の固着（メダカ状フィルミング）をブラシローラの繊維の傾斜によって良好に除去・研磨することができる。これにより、異常画像の発生を抑制して長期に亘って良好な画像を得ることができるとともに、像担持体の長寿命化を図ることができる。
ブラシローラが１本の場合には、画像形成装置の小型化・低コスト化を実現できる。
ブラシの毛の傾斜方向によりブラシ先端の摺擦方向を制御することで、低コストで長寿命な画像形成装置を提供することができる。異なるブラシ繊維で機能を持たせるのではなく、同じブラシ繊維を用いて像担持体表面の研磨ができるため、場所によるブラシ劣化の偏りがなくブラシローラの耐久性が高い。
像担持体上を異なる方向にブラシローラで摺擦することにより、通常のブラシローラでは除去しにくい像担持体上のトナー成分の固着を除去することができ、長期に亘って良好が画像を得ることができる。
トナー形状が球により近づくことで転写率が向上するため、転写残トナー量の極小化が図れるためより安定なシステムとなる。球形トナーはブレードでのクリーニングが困難であるため、ブラシローラによる依存度が高いからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。まず、図１乃至図１２に基づいて第１の実施形態を説明する。
図２は画像形成装置としてのカラープリンタを示している。カラープリンタは、イエロー（以下「Ｙ」と記す）、シアン（以下「Ｃ」と記す）、マゼンタ（以下「Ｍ」と記す）、ブラック（以下「Ｋ」と記す）の４色のトナーから、カラー画像を形成するものである。
図２に示すように、カラープリンタ１００には、像担持体としての中間転写ベルト１１を有する転写ベルトユニット１０と４つの画像ステーションが配置されている。各画像ステーションには像担持体としての感光体ドラム（以下、単に「感光体」ともいう）２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋが設けられている。
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、それぞれ中間転写ベルト１１に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動される。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、例えば直径３０〜９０ｍｍ程度のアルミニウム円筒基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したものであり、また、感光層と保護層との間に中間層を設けても良い。
【００１４】
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの回りには専用の帯電装置（以下、「帯電ローラ」ともいう）３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｂｋ、現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋ、クリーニング手段を兼ねる感光体研磨手段４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋがそれぞれ配置されている。像担持体としてベルト状の感光体を採用することもできる。
中間転写ベルト１１は、支持ローラ１６、１７、１８により支持されており、支持ローラ１６は２次転写対向ローラであり、支持ローラ１８はクリーニング対向ローラでもある。
【００１５】
符号９は、トナーを補給するトナーボトルを示し、図中左からイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｂｋ）のトナーが充填されており、ここから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色の現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋに補給される。
動作に関して説明すると、記録媒体としての転写紙２が給紙カセット１より給紙ローラ３でフィードされ、搬送ローラ対１９によりレジストローラ対４に向けて搬送される。
転写紙２の先端がレジストローラ対４まで到達すると図示しないセンサによって検知され、この検出信号でタイミングを取りながら、レジストローラ対４によって転写紙２を２次転写ローラ５と中間転写ベルト１１のニップ部（転写ニップ）に搬送する。
予め帯電装置３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｂｋによって一様に帯電された感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、光書込み装置８によりレーザー光Ｌｂが露光走査され、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上に静電潜像が作られる。各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋにより現像され、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ表面にイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。
次に１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋに電圧が印加され、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上のトナーが、中間転写ベルト１１上に順次転写されていく。この時各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。
【００１６】
中間転写ベルト１１上に形成された画像は、２次転写ローラ５の位置まで搬送され、転写紙２に一括して２次転写される。各色の重ねトナー像が転写された転写紙２は、定着装置６に搬送されて熱定着され、排紙ローラ対７で装置本体上面としてのトレイ２１に排紙される。
感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上の残留トナーは、それぞれの感光体研磨手段４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋでクリーニングされ、その後、直流に交流成分のバイアスが重畳印加された帯電装置３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｂｋによって除電と同時に帯電され、次の作像に備える。
中間転写ベルト１１上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１３によってクリーニングされ、次の作像工程に備える。
両面印刷の場合には転写紙２は両面ユニット１５に導かれ、反転されてレジストローラ対４に搬送される。図１において、符号５５は画像形成装置本体を示している。
【００１７】
図１は、感光体周りの構成を示す詳細拡大図である。なお、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの感光体ドラム２０についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋについては省略してある。
感光体ドラム２０の周りには、その表面移動方向に沿って感光体研磨手段４０、帯電装置３０、現像装置５０の順に配置されている。現像装置５０は、現像ローラ５０ａ、現像剤攪拌・搬送部材５０ｂ等を備えている。
感光体研磨手段４０は、２本のブラシローラ４０Ａ、４０Ｂを有している。感光体ドラム２０、帯電装置３０、現像装置５０、ブラシローラ４０Ａ、４０Ｂは、画像形成装置本体５５に対して着脱自在な１つのプロセスカートリッジ内に収容されている。
各ブラシローラ４０Ａ、４０Ｂは、図示しない駆動装置によって矢印の方向に回転駆動される。感光体ドラム２０と所定の線速差を持って回転することで、感光体表面を研磨し、帯電ローラ３０と感光体ドラム２０との放電により生成される放電生成物を掻き取り、感光体ドラム２０上に異物がフィルム状に固着する問題を回避している。
【００１８】
ブラシローラ４０Ａ、４０Ｂは、カーボンブラックなどの導電性物質を配合したレーヨン、アクリル、ナイロン、ＰＥＴ、ポリプロピレン、ポリエステルなどの繊維を用いた導電性ブラシを使用する。
ブラシローラ４０Ａ、４０Ｂにトナーが蓄積されると、ブラシローラ自身が感光体にトナーを押し付けて感光体上に固着してしまうため、ブラシローラ４０Ａには電源からバイアスＶｃｌａが印加され、ブラシローラ４０Ｂには電源からバイアスＶｃｌｂが印加される構成になっている。同一の電源から同一のバイアス条件で印加してもよい。
ブラシローラ４０Ａ、４０Ｂは感光体と所定の線速差で回転している。ブラシ繊維の先端は感光体と接触した後、線速差に応じて感光体上を辿ることになる。
ブラシ繊維がブラシ軸方向に対してほぼ垂直の場合や、ブラシローラ４０Ｃと感光体との線速差が大きい場合には、感光体上をブラシ先端が辿る軌跡は図８に示すように感光体回転方向とほぼ平行となる。
このとき、経時で感光体上に発生するメダカ状フィルミング７０は図９〜図１１に示すように、感光体回転方向と平行に成長する。これは図１２に示すように、ブラシ繊維４０ｓの太さに対して感光体のメダカ状フィルミング７０が小さいため、ブラシローラがメダカを避けて通過して研磨できず、逆にトナー成分（トナー樹脂及びトナー添加剤）を固着させながら成長させているためである。
【００１９】
そのためメダカ状フィルミング７０は幅１０〜３０μｍ程度のまま、長さは感光体回転方向に数ｍｍオーダーまで成長する。感光体上にメダカ状フィルミングが発生すると、固着部分には潜像が形成されず白い画像欠陥が発生する。
一方、本実施形態に係るブラシローラ４０Ａ、４０Ｂは、図３及び図４に示すように、ブラシ繊維４０ｓがブラシ軸方向に対して傾斜している。このようなブラシローラの場合、ブラシ先端は感光体と接触した後その傾斜方向に倒れるため、ブラシローラ−感光体の相対線速とのベクトルの和により、感光体に接触した後ブラシ先端の辿る軌跡は感光体の回転方向に対して角度を持つ。
この条件において発生するメダカ状フィルミングは、図５に示すように、ブラシ先端が感光体と接触した後に辿る軌跡の上流方向に向かって成長することがわかっている。これはメダカ状フィルミングが、ブラシと感光体のニップの前半、すなわちブラシ先端が感光体と接触した後のニップ入口付近において形成されていることを示す。
【００２０】
図６に示すように、ブラシ先端がメダカ状フィルミングに対して横方向から接触する場合は、ブラシ繊維に対してメダカ状フィルミングは十分に大きいため、メダカ状フィルミングをブラシで除去できることがわかってきた。
クリーニング部材としてクリーニングブレードを用いず、クリーニングブラシを用いるシステムでは、メダカ状フィルミングの成長はブラシローラに依存しており、メダカ状フィルミングの成長は感光体に対してブラシ先端が接触した後の軌跡を逆に辿るようにして成長する。
このブラシ先端が感光体へ接触した後の軌跡は、ブラシ繊維の傾斜や感光体とブラシローラの線速差により決定される。
【００２１】
このため、本実施形態では図７に示すように、ブラシ繊維が感光体と接触した後に辿る軌跡が、感光体の回転方向を０度として正と負の方向に進むようになっている。これにより、ブラシローラ４０Ａ、４０Ｂを異なる方向に摺擦することにより、図６に示すように、万が一片方の軌跡のブラシにより発生したメダカ状フィルミングも他方の軌跡のブラシにより除去研磨することが可能となっている。
【００２２】
帯電ローラ３０は、感光体２０の表面を負極性に帯電する。帯電ローラ３０は外径が１２ｍｍで感光体２０の表面に５０μｍの隙間で近接させ、その帯電ローラ３０に負極性バイアスＶｃを印加することで、感光体１の表面を帯電する。
感光体２０の表面電位がＶｄ（−６００Ｖ）となるように交流を重畳した直流の帯電バイアスを帯電ローラ３０に印加している。
本実施形態の現像は、トナーとキャリアからなるニ成分現像剤を採用している現像方式である。プラス帯電しているキャリアに正規帯電された転写残トナーが付着し、現像器内に回収される。また現像領域における磁気ブラシの感光体の摺擦により感光体上のトナーが機械的にも回収されやすくなる。
一方、現像装置としてトナーのみからなる１成分現像装置を用いても良い。この場合小型化、低コスト化のメリットがあり、感光体と現像ローラとの接触圧力および電界により正規帯電した転写残トナーは現像器内に回収される。
【００２３】
このように、現像装置により転写残トナーが回収されて現像に再利用されることにより、感光体２０からクリーニングして集めたトナーを収容する廃トナータンクを設ける必要がなく、画像形成装置等の小型化を図ることができる。
特に、４つの感光体２０を並列に並べるタンデム型カラー画像形成装置では、各感光体２０毎の個別の廃トナー経路を設ける場合と比べて大幅な小型化を図ることができる。さらにはトナーリサイクルにより低コスト化が図れ、ユーザーにとってランニングコストを低下させることができる。
【００２４】
図２に示すように、複数のローラ１６、１７、１８により支持されて矢印方向に走行する中間転写ベルト１１が、感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上部に設けられている。
中間転写ベルト１１は無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。中間転写ベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト１１の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。中間転写ベルト１１に関連する部材は、感光体ユニット１０として一体的に構成してあり、画像形成装置に対し着脱が可能となっている。
さらに中間転写ベルト１１の外周で、支持ローラ１６の近傍には、２次転写ローラ５が設けてある。中間転写ベルト１１と２次転写ローラ５の間に記録媒体（用紙２）を通過させながら、２次転写ローラ５にバイアスを印加することで中間転写ベルト１１が担持するトナー画像が用紙２に転写される。２次転写ローラ５に印加される転写電流の極性は、トナーの極性と逆のプラス極性である。
【００２５】
加熱手段を有する定着装置６はローラ内部にヒータを備えるタイプ、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置、また加熱の方式に誘導加熱を採用した定着装置などを採用できる。
定着装置６はフルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御したり、用紙の種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御される。定着後の用紙は、排紙ローラ対７により、画像形成装置の上部に設けた排紙スタック部に排紙、スタックされる。
未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジ９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋが、着脱可能に像担持体上部の空間に収納されている。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、各現像装置に必要に応じトナーを供給するようになっている。
消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジ９Ｂｋを、特に大容量としておくことも可能である。
【００２６】
図１３及び図１４に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態では、図１３に示すように、感光体研磨手段４０は１本のブラシローラ４０Ｄから構成されている。ブラシローラ１本の中にブラシ繊維４０ｓの傾斜方向が異なる領域がブラシ回転方向に２種類あるようにしてある。
ブラシ繊維はブラシローラ芯金に巻きつける前の布地の段階で熱ロールに挟み込んで加圧することにより毛を傾斜させ、それを傾斜方向の異なる２枚（４０Ｄ−１、４０Ｄ−２）を２条で芯金４０Ｄ−３に螺旋状に巻き付けることにより製造している。
すなわち、ブラシローラ４０Ｄの繊維の先端が感光体に接触してから感光体上を辿る軌跡が、感光体の回転方向に対して所定の角度を有しており、感光体の回転方向を０度とした場合のブラシ先端が感光体上に接触した後に辿る軌跡の角度が、ブラシローラ４０Ｄ上で正の領域と負の領域があり、これら軌跡の異なる領域がブラシローラ４０Ｄの回転方向に少なくとも２つ存在する。
【００２７】
図１５に第３の実施形態を示す。プロセスカートリッジは図１３で示した構成と同じである。
本実施形態では、１本のブラシローラ４０Ｅの中にブラシ繊維の傾斜方向が異なる領域がブラシ回転方向に２種類あるようにしてある。すなわち、２種類のブラシ布地４０Ｅ−１、４０Ｅ−２を細い短冊状にして芯金４０Ｅ−３上に、ブラシ長手方向に平行に貼り付けることにより整合している。
本実施形態においても第２の実施形態と同様の機能を得ることができる。
【００２８】
次に本発明に用いるトナー特性について説明する。
トナーの体積平均粒径は４〜１０μｍが好ましい。平均粒径が１０μｍ以下の小粒径トナーを用いると、現像剤のかさ密度を高めることができるため、安定した剤の攪拌・搬送が可能となり、転写残トナーの回収効率も向上する。
また粒径分布がシャープであることから、現像剤の流動性が良く、長期的に安定した剤循環を行うことが可能となり、補給トナーの拡散性が向上する。更に、透明電極部での薄層化も容易となり薄層化されたことでトナーへの光り照射・電極との接触が均一化し電荷注入が安定して行えるようになる。
このためブラシでの回収・吐き出し及び現像部での捕集も容易となる。一方、トナー同士の間隙が小さくなり画像中のトナーのうまりが良くなるので必要なトナー付着量およびトナー像の高さ（パイルハイト）の低減が図れる。また６００ｄｐｉ以上の微少ドットの再現性について、この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れ、画像の安定性が高くなる。
【００２９】
一方、体積平均粒径（Ｄ４）が４μｍ未満では、転写効率の低下、ブラシでの回収性の低下といった現象が発生しやすい。体積平均粒径（Ｄ４）が１０μｍを超えると、画像のパイルハイトが大きくなり、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しくなる。また、同時に重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００〜１．３０の範囲が好ましい。
（Ｄ４／Ｄ１）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
【００３０】
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。
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。ここで、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（Ｄ１）を求めることができる。
【００３１】
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１５０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１５０の範囲にあることが好ましい。図１６、図１７は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）  ・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）  ・・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００３２】
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナー間の接触状態が点接触となるためにトナー同士の吸着力は弱まりしたがって流動性が高くなり剤とトナーの攪拌効率も向上する。
また、トナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなり高画質化に寄与する。一方、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、流動性が悪化し、剤循環性および補給トナーの拡散性が悪いために好ましくない。また転写率が低下し薄層化が安定せず電荷注入も不安定になるため好ましくない。
【００３３】
本発明のトナーは、トナーの粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍで、嵩密度が０．３ｍｇ／ｃｍ３以上の微粒子（以下、単に微粒子という）を付着させたものである。なお、通常の流動性向上剤にシリカ等がよく用いられるが、例えば、このシリカの平均一次粒径は通常１０〜３０ｎｍ、嵩密度が０．１〜０．２ｍｇ／ｃｍ３である。
本発明において、トナーの表面に適切な特性の微粒子が存在することで、トナー粒子と対象体との間に適度な空隙が形成される。また、微粒子は、トナー粒子、感光体、搬送ベルト等との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、搬送ベルトに面した未定着像のトナーが搬送ベルトに付着しづらいために画像の乱れが少ない。また現像・転写効率が向上し、ドットの再現性が向上するため画像が安定して搬送時の乱れに対して余裕度が高くなる。しかも、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。
これらの特性は、トナー粒子の受けるシェアを低減させる作用を示すので、高速定着（低エネルギー定着）のためトナーに含有されている低レオロジー成分によるトナー自身のフィルミングの低減効果を発揮する。さらに、詳細は明らかでないが、表面処理された微粒子はトナーに外部添加されても、仮にキャリアを汚染した場合においても現像剤劣化の度合が少ない。よって経時的にトナーの流動性および帯電性の変化が少ないため、長期的に現像剤の循環および補給トナーの拡散を安定に行うことができる。また画質の安定性も高くなる。
【００３４】
微粒子の平均一次粒径（以下、平均粒径という）は、５０〜５００ｎｍのものが用いられ、特に１００〜４００ｎｍのものが好ましい。５０ｎｍ未満であると、微粒子がトナー表面の凹凸の凹部分に埋没してコロの役割を低下する場合が生じる。一方、５００μｍよりも大きいとトナー自身の接触面積と同レベルのオーダーとなりトナーに対するコロの効果が減少する。
嵩密度が０．３ｍｇ／ｃｍ３未満では、流動性向上への寄与はあるものの、トナー及び微粒子の飛散性および付着性が高くなるために、トナーとコロとしての効果や働きが低下してしまう。
本発明の微粒子において、無機化合物としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＺｒＯ２、ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ（ＴｉＯ２）ｎ、Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＳＯ４、ＭｇＳＯ４、ＳｒＴｉＯ３等を例示することができ、好ましくは、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３があげられる。
特にこれら無機化合物は各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理が施されていてもよい。
また、有機化合物の微粒子としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を２  種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。
【００３５】
ビニル系樹脂の具体的な例としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、（メタ）アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等が挙げられる。
嵩密度（ｇ／ｃｍ３）＝微粒子量（ｇ／１００ｍｌ）÷１００
本発明の微粒子を、トナー表面に外添加し付着させる方法としては、トナー母体粒子と微粒子を各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法や、液相中でトナー母体粒子と微粒子を界面活性剤などで均一に分散させ、付着処理後、乾燥させる方法などがある。
【００３６】
［実施例１］
評価装置は（株）リコー製プリンタ  Ｉｐｓｉｏ  ＣＸ４００の黒ステーションを改造したものを用いた。トナーとして体積平均粒径５μｍ、ＳＦ−１が１０８、ＳＦ−２が１０３のトナーに変更している。
プロセスカートリッジは図１の構成としてブラシローラを２本当接している。ブラシローラの繊維は東レ製の炭素含有アクリル繊維ＳＡ−７の２０デニールのものを使用、繊維密度３０万本／ｉｎｃｈ２、毛足長さは３ｍｍ、食い込み量は１ｍｍである。
ブラシ繊維はブラシローラを熱ロールで挟みこんで加圧することにより軸方向に対して傾斜しており、傾斜方向はブラシローラ４Ａとブラシローラ４Ｂで反対になっている。これを感光体線速１８２ｍｍ／ｓに対して反対方向に８０ｍｍ／ｓで回転させ、感光体に対してブラシローラの相対速度を２６２ｍｍ／ｓとしている。ブラシローラにはＶｃｌとして−３００Ｖのバイアスが印加されている。
この改造評価機を用い、３００００枚のランニングを行った。１０００枚毎に画像確認を行い、メダカ状フィルミングによる白斑点異常画像が発生した場合は発生するまでの枚数をカウントした。結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2010020027.tif 000003
【００３８】
［実施例２］
プロセスカートリッジは図１３の構成とし、ブラシローラ１本の中にブラシ繊維の傾斜方向が異なる領域がブラシ回転方向に２種類あるようにしてある。ブラシ繊維はブラシローラ芯金に巻き付ける前の布地の段階で熱ロールに挟み込んで加圧することにより毛を傾斜させ、それを傾斜方向の異なる２枚を２条で芯金に螺旋状に巻き付けることにより製造した（図１４参照）。これを実施例１と同様の条件で当接させている。
［実施例３］
実施例２と同じく、ブラシローラ１本の中にブラシ繊維の傾斜方向が異なる領域がブラシ回転方向に２種類あるようにしてある。実施例３ではブラシ布地を細い短冊状にしてブラシ長手方向に平行に貼り付けることにより整合した（図１５参照）。その他条件は実施例１、２と同様である。
【００３９】
［比較例１］
実施例１において、ブラシローラ４０Ａと４０Ｂが共に直毛であること以外は同条件として同様の評価を行った。
［比較例２］
実施例２において、ブラシローラ４０Ｄの繊維を全て直毛として同様の評価を行った。
［比較例３］
実施例２において、ブラシローラ４０Ｄの繊維を全て同一方向に傾斜させたこと以外は同様の評価を行った。
［比較例４］
比較例２において、図１８に示すようなクリーニングブレード８０を当接してブレードによるクリーニングを行うようにして同様の評価を行った。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置のブラシローラ近傍の構成図である。
【図２】画像形成装置としてのカラープリンタの概要構成図である。
【図３】感光体ドラムの回転方向上流側に位置するブラシローラの形状を示す図で、（ａ）はブラシローラと感光体ドラムの接触状態を示す図、（ｂ）はブラシ繊維先端の軌跡のイメージを示す図である。
【図４】感光体ドラムの回転方向下流側に位置するブラシローラの形状を示す図で、（ａ）はブラシローラと感光体ドラムの接触状態を示す図、（ｂ）はブラシ繊維先端の軌跡のイメージを示す図である。
【図５】メダカ状フィルミングの成長方向とブラシの軌道との関係を示す図である。
【図６】メダカ状フィルミングとブラシ繊維の移動方向との位置関係を示す図である。
【図７】ブラシローラの繊維の先端の軌跡が感光体ドラムの回転方向に対して角度を有している状態を示す図である。
【図８】ブラシ繊維がブラシ軸方向に対してほぼ垂直の場合（従来例）のブラシローラの形状を示す図で、（ａ）はブラシローラと感光体ドラムの接触状態を示す図、（ｂ）はブラシ繊維先端の軌跡のイメージを示す図である。
【図９】従来における感光体ドラムとブラシローラの回転方向と接触状態を示す図である。
【図１０】従来における感光体ドラムの回転方向とメダカ状フィルミングの成長方向との関係を示す図である。
【図１１】従来におけるメダカ状フィルミングの成長方向とブラシ繊維の移動方向との関係を示す図である。
【図１２】従来におけるメダカ状フィルミングの成長方向とブラシ繊維の軌跡との関係を示す図である。
【図１３】第２の実施形態に係る画像形成装置のブラシローラ近傍の構成図である。
【図１４】第２の実施形態におけるブラシローラの製造工程を示す図である。
【図１５】第３の実施形態におけるブラシローラの概要側面図である。
【図１６】形状係数ＳＦ−１を説明するためのトナー形状の模式図である。
【図１７】形状係数ＳＦ−２を説明するためのトナー形状の模式図である。
【図１８】従来の画像形成装置におけるブラシローラ近傍の構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
５  転写手段としての２次転写ローラ
８  潜像形成手段としての光書込み装置
２０  像担持体としての感光体ドラム
３０  帯電手段としての帯電ローラ
４０Ａ、４０Ｂ  ブラシローラ
５０  現像手段としての現像装置
【図１】
2010020027.tif 000004
【図２】
2010020027.tif 000005
【図３】
2010020027.tif 000006
【図４】
2010020027.tif 000007
【図５】
2010020027.tif 000008
【図６】
2010020027.tif 000009
【図７】
2010020027.tif 000010
【図８】
2010020027.tif 000011
【図９】
2010020027.tif 000012
【図１０】
2010020027.tif 000013
【図１１】
2010020027.tif 000014
【図１２】
2010020027.tif 000015
【図１３】
2010020027.tif 000016
【図１４】
2010020027.tif 000017
【図１５】
2010020027.tif 000018
【図１６】
2010020027.tif 000019
【図１７】
2010020027.tif 000020
【図１８】
2010020027.tif 000021