(57)【要約】【課題】  特に球形形状のトナーに対して、安定で良好なクリーニング性能を有しながら、クリーニングブレード先端部の巻き込みを防止することができるクリーニング装置及び該クリーニング装置を使用することにより安定して高画質な画像を得られる電子写真方式の画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供すること。【解決手段】  被清掃体表面のトナーをクリーニングブレードにより除去するクリーニング装置であって、該トナーが製造工程あるいは製造後の工程において球形化されたトナーであり、該クリーニング装置はクリーニングを実行するブレード部と回転可能に支持されたアーム部を有し、該アーム部は該ブレード部が前記被清掃体表面に対して常時所定の押圧力で当接されるための一定の力を付与する一定力付与手段を具備し、該ブレード部は該アーム部の先端部に固定されており、該被清掃体表面に当接する面と反対側の面で該アーム部と密着し、該アーム部の先端は該クリーニングブレードの先端より突き出ているか、または段差のない状態であることを特徴とするクリーニング装置。【選択図】        図１
2006058589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被清掃体表面のトナーをクリーニングブレードにより除去するクリーニング装置であって、該トナーが製造工程あるいは製造後の工程において球形化されたトナーであり、該クリーニング装置はクリーニングを実行するブレード部と回転可能に支持されたアーム部を有し、該アーム部は該ブレード部が前記被清掃体表面に対して常時所定の押圧力で当接されるための一定の力を付与する一定力付与手段を具備し、該ブレード部は該アーム部の先端部に固定されており、該被清掃体表面に当接する面と反対側の面で該アーム部と密着し、該アーム部の先端は該クリーニングブレードの先端より突き出ているか、または段差のない状態であることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記アーム部が、前記ブレード部の後端部に接触する位置に加圧補助のための加圧補助部材を有し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。
【請求項３】
前記アーム部が、前記ブレード部を有しているアーム前半部と前記一定力付与手段を有するアーム後半部の角度を調整する機構、及び／又はアーム前半部とアーム後半部のなす角度を調整する機構を有する「止め角度調節可能な」回転軸部から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記クリーニングブレードのゴム硬度（ＪＩＳ  Ｋ６３０１Ａ）が７０〜１００であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記クリーニングブレードの前記被清掃体表面に対する摩擦係数を０．５以下としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記アーム部の有する一定の力を付与する一定力付与手段がアームに対して複数の方向から力を付与する機構を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記トナーが、下記式（Ｉ）により表わされる円形度が１．０〜１．４であり、下記式（II）により表わされる扁平度が１．０〜１．４のものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のクリーニング装置。
円形度＝｛（粒子の周囲長）２／（粒子の投影面積）｝×（１／４π）      （Ｉ）
扁平度＝｛（粒子の最大長）２／（粒子の投影面積）｝×（π／４）        （II）
【請求項８】
前記クリーニングブレードとクリーニングローラ、クリーニングブラシを併用することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項９】
少なくともトナー像を担持するための像担持体と、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露光装置と、像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、像担持体上に形成されたトナー像を転写体に転写する転写装置、及び像担持体または中間転写体表面の残留物をクリーニングブレードにより除去するクリーニング装置を有する画像形成装置であって、前記クリーニング装置は請求項１乃至８のいずれかに記載のクリーニング装置であることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体及びクリーニング装置と、帯電装置、露光装置、現像装置より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記クリーニング装置は請求項１乃至８のいずれかに記載のクリーニング装置であり、画像形成装置に対して着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置およびプロセスカートリッジに関し、特に転写工程後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有する電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、現像工程で感光体等の像担持体上に形成したトナー像を、中間転写ベルトなどの中間転写体を介して、または直接的に、転写紙などの転写体上に転写して画像を形成しているが、トナー像転写後の感光体表面および中間転写体表面には転写残のトナーが残留する。このため、感光体及び中間転写体上から残留トナーを除去するクリーニング装置が設けられている。このクリーニング装置としては、種々のものが知られており、弾性部材からなるクリーニングブレードやクリーニングローラのほか、ファーブラシ、磁気ブラシ等を用いることができる。中でも、クリーニングブレードは、構成が簡単で、装置の小型化が容易で、コスト面も有利なので、広く実用化されている。
【０００３】
しかし、クリーニングブレードには次のような問題点がある。クリーニングブレードと像担持体等の被清掃体表面との摩擦力が強くなったり、ブレードの当接角が大きくなったりすると、クリーニングブレードの先端が被清掃体表面の移動方向に巻き込まれ、一時的、あるいは恒久的にめくれるように変形してしまうことがある。
この対策として、特許文献１にはブレードエッジと像担持体の間に粉体潤滑剤を塗布することにより像担持体との摩擦力を下げ、巻き込みを発生させない方法が提案されている。また、特許文献２にはクリーニングブレードの取り付け部材付近に切り欠きを設け、ブレードの曲げ変形を生じ易くすることにより巻き込みを発生させない方法が提案されている。
【０００４】
しかし近年、画質向上のためにトナーの小粒径化、球形化が進められ、懸濁重合法や乳化重合法などによる重合トナーや、熱気流、流動造粒法による球形処理を施したトナーが用いられつつあり、この球形化、あるいは小粒径化したトナーを用いた場合、各種クリーニング装置を備えた画像形成装置において、クリーニング不良による画像不良が発生しやすいという点が問題になっている。
この対策として、特許文献３〜６には、転写工程後の像担持体上に残留した球形トナーに対して各種除電手段を用い、残留トナーの帯電量を低減してクリーニング性を改善している。
しかしながら、前記除電手段を新たに設けることは部品点数の増加や製造コストの増加に直結する。
【０００５】
そこで、クリーニングローラあるいはクリーニングブラシを用いたクリーニング装置が数多く提案されている。例えば特許文献７には、クリーニングブラシおよび回収クリーニングローラそれぞれに所定の電圧を印加して、感光ドラム表面の残存トナーをクリーニングブラシを介して回収クリーニングローラの表面に回収するクリーニング装置において、回収クリーニングローラの軸心を含む水平面よりも下方の回収クリーニングローラの内部に回収クリーニングローラの内周面と所定距離をおいて配設される磁性体、または、この磁性体近傍の回収クリーニングローラの表面に先端部が対向して配設されて回収クリーニングローラの回転に伴ってその回収クリーニングローラの表面に回収される残存トナーを掻き落とす磁性体ブレードのいずれか一方が磁石である構成とすることによって、印字品質の低下を防止するとともにクリーニング装置の寿命を長くすることが提案されている。
更に、特許文献８においては被清掃部を清掃するクリーニングブラシと、クリーニングブラシに付着した粉塵を除去回収する回収ロールとを備えた電子写真装置の清掃装置において、非清掃動作時にはクリーニングブラシを被清掃部に対し離間させるとともに、クリーニングブラシを清掃動作時とは逆方向に回転させる構成とし、クリーニングブラシに付着した粉塵等の清掃装置外部への飛散を防止するとともにクリーニングブラシの長寿命化を実現するなどが提案されている。
しかし、このような像担持体のドラム形状の感光体表面の残留トナーをクリーニングローラやクリーニングブラシを介して回収クリーニングローラの表面に回収するクリーニング装置において、当初良好なクリーニング性能を発揮していても、経時使用によりクリーニングローラやクリーニングブラシの性能が経時的に低下する。即ち、転写残トナーを除去していくうちに、トナーが徐々にクリーニングローラに付着したり、クリーニングブラシ内にたまって目詰まりした状態となる。このような状態となったクリーニングローラやクリーニングブラシでは、転写残トナーの除去性能がなくなり、クリーニング部材としての機能を果たせなくなってしまう。
【０００６】
このように、従来のクリーニング装置は、高画質のために球形化あるいは小粒径化したトナーのクリーニングが困難であり、球形化あるいは小粒径化したトナーの使用によりクリーニング装置の大型化やコスト高につながるという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０４０６０号公報
【特許文献２】特開２００２−５５５７７号公報
【特許文献３】特開平９−９６９６５号公報
【特許文献４】特開平９−１１４２３２号公報
【特許文献５】特開平９−２７４３６４号公報
【特許文献６】特開平１１−８４８７８号公報
【特許文献７】特開平５−１８８８３６号公報
【特許文献８】特開平６−１６７９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、特に球形形状のトナーに対して、安定で良好なクリーニング性能を有しながら、クリーニングブレード先端部の巻き込みを防止することができるクリーニング装置及び該クリーニング装置を使用することにより安定して高画質な画像を得られる電子写真方式の画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、クリーニングブレードを用いたクリーニング装置において、従来存在していたブレード部の支持部に対する突き出しがなく、高硬度なブレードと、アームの回動（方向変え）と、ばねを利用した一定加圧を付与する機構（一定力付与手段）とを併用することにより、被クリーニング面への追従性を損なうことなく、巻き込みに対しても強く、球形トナーに対して安定で良好なクリーニング性を持ったクリーニングブレードが得られることを見出し、本発明に至った。
【００１０】
すなわち、上記課題は、本発明の（１）「被清掃体表面のトナーをクリーニングブレードにより除去するクリーニング装置であって、該トナーが製造工程あるいは製造後の工程において球形化されたトナーであり、該クリーニング装置はクリーニングを実行するブレード部と回転可能に支持されたアーム部を有し、該アーム部は該ブレード部が前記被清掃体表面に対して常時所定の押圧力で当接されるための一定の力を付与する一定力付与手段を具備し、該ブレード部は該アーム部の先端部に固定されており、該被清掃体表面に当接する面と反対側の面で該アーム部と密着し、該アーム部の先端は該クリーニングブレードの先端より突き出ているか、または段差のない状態であることを特徴とするクリーニング装置」、（２）「前記アーム部が、前記ブレード部の後端部に接触する位置に加圧補助のための加圧補助部材を有していることを特徴とする前記第（１）項に記載のクリーニング装置」、（３）「前記アーム部が、前記ブレード部を有しているアーム前半部と前記一定力付与手段を有するアーム後半部の角度を調整する機構、及び／又はアーム前半部とアーム後半部のなす角度を調整する機構を有する「止め角度調節可能な」回転軸部から構成されていることを特徴とする前記第（１）項又は第（２）項に記載のクリーニング装置」、（４）「前記クリーニングブレードのゴム硬度（ＪＩＳ  Ｋ６３０１Ａ）が７０〜１００であることを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載のクリーニング装置」、（５）「前記クリーニングブレードの前記被清掃体表面に対する摩擦係数を０．５以下としたことを特徴とする前記第（１）項乃至第（４）項のいずれかに記載のクリーニング装置」、（６）「前記アーム部の有する一定の力を付与する一定力付与手段がアームに対して複数の方向から力を付与する機構を有していることを特徴とする前記第（１）項乃至第（５）項のいずれかに記載のクリーニング装置」、（７）「前記トナーが、下記式（Ｉ）により表わされる円形度が１．０〜１．４であり、下記式（II）により表わされる扁平度が１．０〜１．４のものであることを特徴とする前記第（１）項乃至第（６）項のいずれかに記載のクリーニング装置；
円形度＝｛（粒子の周囲長）２／（粒子の投影面積）｝×（１／４π）      （Ｉ）
扁平度＝｛（粒子の最大長）２／（粒子の投影面積）｝×（π／４）        （II）」、（８）「前記クリーニングブレードとクリーニングローラ、クリーニングブラシを併用することを特徴とする前記第（１）項乃至第（７）項のいずれかに記載のクリーニング装置」によって解決される。
また、上記課題は、本発明の（９）「少なくともトナー像を担持するための像担持体と、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露光装置と、像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、像担持体上に形成されたトナー像を転写体に転写する転写装置、及び像担持体または中間転写体表面の残留物をクリーニングブレードにより除去するクリーニング装置を有する画像形成装置であって、前記クリーニング装置は前記第（１）項乃至第（８）項のいずれかに記載のクリーニング装置であることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置」によって達成される。
また、上記課題は、本発明の（１０）「像担持体及びクリーニング装置と、帯電装置、露光装置、現像装置より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記クリーニング装置は前記第（１）項乃至第（８）項のいずれかに記載のクリーニング装置であり、画像形成装置に対して着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ」によって達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るクリーニング装置によれば、クリーニングブレードの自由長と呼ばれる突き出しがなく高硬度なクリーニングブレードと、アームの回動（方向変え）と、ばねを利用した一定加圧を付与する機構（一定力付与手段）とを併用することにより、ブレード先端の巻き込みを防止するとともに、球形トナーに対して安定で良好なクリーニングを行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
まず、本発明における被清掃体とは主に電子写真装置における感光体や中間転写体のことを示している。
本発明のクリーニング装置は感光体または中間転写体表面の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する構成をとり、使用されるトナーは形状を球形化したトナーである。球形化トナーは従来の粉砕法で生成されたトナーと比較してブレードクリーニング時に被清掃面上で回転しやすく、回転力によりクリーングブレードを押し上げクリーニングブレードをすり抜けて所謂クリーニング不良を起こす現象が問題となっている。本発明のクリーニング装置はクリーニングブレードの先端部に適切な圧力を加えることで先端部の密度を高くし、さらにブレードの硬度を高くしてトナーの押し上げに対するブレードの変形を低減することで、球形化トナーの回転によるブレードすり抜けに対して強く、球形化トナーのクリーニング不良を防止することができる。
【００１３】
以下、本発明のクリーニング装置について、図を参照して詳細に説明する。
図１に本発明のクリーニング装置のブレード部とアーム部の断面図を示した。
本発明のクリーニング装置に使用するブレード部は、ゴム弾性体、特にポリウレタンゴムが好適に用いられ、アーム部は、金属などの所定の剛性を有するものが好ましい。
本発明のクリーニング装置に使用するクリーニングブレードは従来存在していたクリーニングブレードの支持部（２）に対するブレード部（１）の突き出しがない構成となっている。ブレード部（１）の支持部（２）に対する突き出し部分は所謂自由長と呼ばれるが、自由長が長い場合はクリーニング時のブレード先端部への加圧力がブレードの材料特性に大きく依存してしまう。例えばブレードのヤング率が低く、自由長が長い場合はブレード全体に加えた圧力に比べて先端部へ伝わる圧力が非常に小さくなってしまうため、先端部においてクリーニングに充分な加圧力を得るためにはブレード全体に非常に大きな力が必要となる。さらにブレードへの加圧力をあげたり、接触部へのトナー侵入量が少ない場合などにブレード部（１）の先端と被清掃対の間の摩擦力が強くなり、クリーニングブレードの先端部が被清掃体の移動方向に強く引っ張られるために、ブレードが一時的あるいは恒久的にめくれるように変形して自由長が長い時には特にクリーニングブレード全体が巻き込まれてしまうことがある。
本発明の自由長がないクリーニングブレードではブレード全体に加えた圧力が先端部に伝わりやすく、自由長がある場合に比べてブレード全体に対しては低加圧でクリーニング可能となり、さらにクリーニングブレードの巻き込み現象を防止したままクリーニング性を向上させることができる。
【００１４】
前記ブレード部とアーム部を使用したクリーニング装置の一例を図２に示した。
図２において、クリーニング装置（１２）は筐体（１１）の中にブレード部（１）、アーム前半部（２）、アーム後半部（３）、回転軸部（４）、一定力付与手段（６）、支持部（７）、ローラやブラシからなる補助クリーニング手段（９）、および廃トナー回収手段（１０）によって構成されている。図中では支持部（７）はクリーニング装置内に配接されているが必ずしも装置内に配接されている必要はなく、機体に配接した場合でも同様の効果を得ることができる。
【００１５】
クリーニング装置（１２）では、前記の構成でブレード部（１）およびアーム部が配設されており、ブレード部（１）に対して感光体（１４）の回転方向上流側には、スポンジ等のローラまたは磁気による磁性体キャリア粒子のブラシや絶縁体の繊維等のブラシからなる補助クリーニング手段（９）が感光体（１４）と接触するように配設されている。クリーニング装置（１２）が当接している感光体（１４）は所定の速度で図中の矢印の方向に回転し、転写残トナーの一部はローラ、ブラシ等で構成される補助クリーニング手段（９）により回収され、残りはブレード部（１）によって掻き取られる。このように、当該クリーニングブレードにクリーニングローラ、クリーニングブラシを併用することにより、さらにクリーニング効率を高めることができる。さらに、補助クリーニング手段（９）に電圧を加えるなどして、転写残トナーの電荷をコントロールすることもできる。また、感光体（１４）の位置に中間転写体等の他の被清掃体を配置した場合でも同様の構成で効果が得られる。
【００１６】
自由長をなくし、ブレード先端部が高密度になるような圧力が加わるようにしたクリーニングブレードは球形トナーの回転によるブレードの押し上げに対して強く、球形トナーのクリーニング性を向上させることができる。しかし、自由長がないクリーニングブレードは感光体（１４）表面との接線の法線方向に対して力の逃げ場がないため以下のような不具合が顕著となる。
すなわち、ブレードクリーングでは被清掃体がドラム状の場合のドラムのわずかな偏芯やクリーニング時のトナーの付着量のばらつきによってブレード長手方向の摩擦力のばらつきが大きくなり、摩擦力が極端に大きな個所では感光体の損傷やブレードの極端な巻き込み現象が発生する。このような状態でクリーニングを続けるとクリーニング不良が多く、さらにクリーニングブレードの先端が欠損するなどの不具合が発生する。そこで、本発明のクリーニング装置は自由長のないブレード部（１）に対して、アーム前半部（２）、アーム後半部（３）、回転軸部（４）からなるアーム部を使用する。回転軸部（４）は回転可能に固定され、アーム前半部（２）およびアーム後半部（３）を支持している。
つまり、非限定的に説明すると、ケーシング壁から洞内部に突設する軸に回転可能に枢軸止めされ、アーム前半部（２）およびアーム後半部（３）相互間の止め角度を一定に両者を保って支持している。アーム前半部（２）およびアーム後半部（３）相互間の止め角度は、調節、変更して再度固定しなおすことができる。アーム部は回転軸部（４）を中心とした回転運動によりブレード部（１）に圧力が加わるようにアーム後半部（３）に一定の力を付与する手段（６）を具備した構成とすることで、ブレード部（１）の先端および感光体（１４）の表面に一定の圧力が加えることができ、極端に大きな摩擦力の発生を防止することができ、良好なクリーニング性を維持することができる。一定の力を付与する手段（６）として、図２では支持部（７）とアーム後半部（３）の間に配接されアーム後半部（３）を一定の力で引っ張る構成となっている。他にも図３のように一定の力を付与する手段（６）が支持部（７）とアーム後半部（３）の間に配接されアーム後半部（３）を一定の力で押圧する構成も可能である。
さらに、図４のように一定の力を付与する手段（６）を複数の方向から配接し、総合的にアーム部に対して一定の力を付与するような構成とすることで、クリーニングブレード（１）の先端が感光体（１４）の移動方向に引っ張られる回転方向に対してもアームが保持されるため、より安定してクリーニングを行なうことができる。一定の力を付与する手段（６）は金属製のコイルばねとすることで、安価で簡便にその機能を発揮することができる。
【００１７】
本発明のクリーニング装置は図１に示すように、アーム前半部（２）におけるブレード部（１）の後端部と接する位置に加圧補助部材（５）を具備することでさらにブレード全体に加えた圧力が先端部に伝わりやすく、先端部を高密度化することができる。
【００１８】
本発明のクリーニング装置は、アーム前半部（２）とアーム後半部（３）のなす角度を回転軸部（４）を中心として調整する機構を有している。これにより、装置の配置位置や被清掃体の種類や状態に応じて最適な角度を設定することにより、様々な被清掃体に対してもクリーニングブレードの巻き込みやクリーニング不良を防止することができる。
【００１９】
本発明のクリーニング装置においてブレード部（１）はゴム弾性体、特にポリウレタンゴムが好適に用いられ、ポリウレタンゴムは、ポリオールとポリイソシアネートを用いてウレタンプレポリマーを調製し、これに硬化剤を加えて架橋硬化させつつ成型し、常温で熟成することによって製造される。
本発明のクリーニング装置においてブレード部（１）は、ゴム硬度（ＪＩＳ  Ｋ６３０１Ａ）が７０〜１００である。ブレード部（１）の硬度を７０〜１００の範囲にすることにより、球形トナーの回転によるブレードの押し上げに対して変形しがたく、球形トナーのクリーニング性を向上させることができる。また、クリーニングブレードの高硬度化はクリーニングブレード表面の低摩擦化を容易にすることもできる。ブレード部（１）の硬度が７０未満では球形トナーがブレードクリーニング時にブレードと被清掃体の間に潜りこみ、クリーニング不良が発生しやすくなる。また、アーム前半部（２）とアーム後半部（３）の長さ比を調節、修正するスライド孔等の手段をアーム前半部（２）、アーム後半部（３）に設けることができる。
【００２０】
本発明のクリーニング装置に使用されるクリーニングブレードは被清掃体に対する摩擦係数が０．５以下になるように設定することが好ましい。前記クリーニングブレードと被清掃体表面間の摩擦係数μは前記被清掃体がシート状、平板状又はエンドレスベルト状の場合は通常ＨＥＩＤＯＮ社製の表面性試験装置（型式ＨＥＩＤＯＮ−１４）により測定される。しかし実用上電子写真画像形成装置に組み込まれる感光体は感光体ドラムが主流であり、この場合の前記クリーニングブレードと被清掃体表面間の摩擦係数μの測定は感光体ドラムの回転トルクＴ（ｋｇ・ｃｍ）の測定により求められる。即ち感光体ドラム自体の回転トルクＴ１（ｋｇ・ｃｍ）及びブレードクリーニング部材が荷重Ｆ（ｋｇ）で圧接された感光体ドラムの回転トルクＴ２（ｋｇ・ｃｍ）を測定し、下記式により計算して求められる。
μ＝（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｆ・γ）（但し、γは感光体ドラムの半径（ｃｍ）である。）
【００２１】
クリーニングブレードと被清掃体の間の摩擦係数が減少するとクリーニングブレードが被清掃体の移動方向に引っ張られる力が減少するために、クリーニング時のクリーニングブレードの極端な巻き込み現象やスティックスリップと呼ばれるクリーニングブレードの往復運動が低減されることとなる。該摩擦係数を０．５以下にすることによりクリーニングブレードの巻き込み現象の発生が防止され、なおかつクリーニングブレードの往復運動が低減されるため、残留トナーのクリーニングが良好となる。また、クリーニングブレードの摩擦力過多による異音発生やクリーニングブレード先端の摩耗や欠損も低減され、耐久性も向上する。該摩擦係数が０．５より大きい場合には前記した不具合が発生し、特に球形トナーにおいてはクリーニング不良が顕著となる。
【００２２】
本発明のクリーニング手段はブレードクリーニング方式のため省スペース化に優れており、図２のクリーニング装置（１２）はプロセスカートリッジとして画像形成装置本体に対して着脱可能に構成するのに好適である。
近年では画像のデジタル化に対応するために、画像を形成するドットの再現性が要求されており、ドットを形成するトナーに均一性が求められるため、トナーの球形化、小粒径化が進んでいる。
【００２３】
本発明の前記クリーニング装置を有する画像形成装置に用いられるトナーとしては、製造工程あるいは製造後の工程で球形化されたトナーが用いられる。製造後の工程で球形化されたトナーとは、例えばトナーの構成材料である樹脂や着色剤などを混合攪拌後に溶融混練し、粉砕・分級して作製した粉砕トナーを熱や機械的な力で球形化したトナーで、製造工程で球形化されたトナーとは、例えば分散重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の重合法により作製されたトナーである。特に、重合法はトナーの形状及び粒径制御の容易性、生産性等の点で優れており、本発明に用いられるトナーの作製方法としても好適である。
【００２４】
本発明に用いられるトナーは、高画質画像を形成するという観点から、球形に近い粒子が好ましく、下記式（Ｉ）により表わされる円形度が１．０〜１．４であり、下記式（II）により表わされる扁平度が１．０〜１．４であることが好ましい。
円形度＝｛（粒子の周囲長）２／（粒子の投影面積）｝×（１／４π）    （Ｉ）
扁平度＝｛（粒子の最大長）２／（粒子の投影面積）｝×（π／４）      （II）
ここで、粒子の周囲長とはトナー粒子の２次元投影像における周囲長であり、粒子の最大長とはトナー粒子の２次元投影像における絶対最大長である。
【００２５】
本発明において、形状係数は例えば日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−４５００）を用い、１０００倍に拡大したトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報を例えば、画像処理ソフト（Ｍｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ製Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ  Ｐｌｕｓ）を用いて解析を行ない算出した値である。この形状係数は真球に近づくほど１に近づく。円形度および扁平度が１．４を超えると画像のドット形成が不均一となり、画像の粒状性が悪化する。
【００２６】
本発明に用いられるトナーの粒径は、体積平均粒径が１〜７μｍであるものが好ましく用いられる。トナーの体積平均粒径はコールターエレクトリク社製コールターマルチサイザー測定により求める。トナーの粒径１μｍ未満の微粉トナーでは、画像不良が発生しやすくなってしまい、体積平均粒径が７μｍを超えるものでは電子写真画像の高解像度の要求に対応するのが困難である。
【００２７】
本発明では、表面が外添剤によって被覆されているトナーが好ましく用いられる。本発明者らは、外添剤で表面を被覆した様々なトナーについて付着力及び帯電量を測定した結果から、トナーと感光体間の付着力が外添剤の材料、粒径及び外添剤被覆率に依存して変化することを見出した。このため、トナーと感光体間の付着力を低減しクリーニング性が良く、安定して良好な画像が得られる条件を満たすためには、外添剤の材料、粒径及び外添剤被覆率を適切に選択及び調整する必要がある。なお、外添剤被覆率はトナー１粒子の表面積に対する外添剤の被覆面積比率で、トナー表面の電子顕微鏡画像を画像解析することによって計測することができる。
【００２８】
本発明に用いられる外添剤としては、公知の有機微粒子及び無機微粒子を使用することができるが、無機微粒子としては、特にシリカ、チタン、アルミナのいずれかを少なくとも１種類以上使用することが好適である。これらの吸湿性を有する無機微粒子の場合は、環境安定性を考慮すると、疎水化処理を施したものが好適に用いられる。前記疎水化処理は、疎水化処理剤と前記微粉末とを高温度下で反応させて行なうことができる。疎水化処理剤としては特に制限はなく、例えばシラン系カップリング剤、シリコーンオイル等を用いることができる。
【００２９】
外添剤の粒径としては、１次粒子径の平均値が５ｎｍ〜１５０ｎｍのものが用いられる。
トナーと感光体間の付着力は外添剤被覆率の増加と共に小さくなり飽和する傾向にあり、外添剤被覆率依存性や飽和値は外添剤の材料や粒径等に依存する。このため、外添剤被覆率の適切な範囲も外添剤の材料や粒径等によって異なるが、外添剤被覆率を少なくとも１０から９０％に調整することが好ましい。外添剤被覆率が１０％未満では、トナーと感光体間の付着力を適切な大きさにするのが困難であり、転写残の増加などを引き起こす。また、外添剤被覆率が９０％を超えると、外添剤がトナーから極端に分離しやすくなり、感光体等の画像形成装置の構成部材が損傷しやすい。
【００３０】
また、本発明に用いられる外添剤の外添方法は、Ｖ型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノフージョン等の各種混合装置を用いた公知の外添方法を用いることができる。
次に、本発明の画像形成装置に用いられる感光体について説明する。
図２のようなブレードクリーニングを考えた場合、感光体（１４）表面の表面エネルギーを小さくすることによりトナーと感光体との付着力および摩擦力を低減でき、ブレードクリーニング時の球形トナーの回転力を低減することができるため、クリーニング性を向上させることができる。
【００３１】
本発明の画像形成装置に用いられる感光体と水との接触角は９０°以上が好ましい。接触角が９０°未満ではトナーと感光体の付着力が大きく、クリーニング時のブレードすり抜けによるクリーニング不良の増加や、転写率の低下等により不良画像が発生し易くなる。
本発明における接触角は協和界面科学（株）社製自動接触角計ＣＡ−Ｗを用いて測定した。
感光体表面の表面エネルギーを小さくする方法としては、感光体表面を構成する材料に表面エネルギーの小さいものを添加して、あるいは表面エネルギーの小さい材料を層の深さ方向に濃度分布を持たせて存在させる方法がある。
【００３２】
表面エネルギーの小さい材料としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、パーフルオロアルキルビニルエーテルからなる群から選ばれる１種、又は２種以上を含有する重合体又は共重合体、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄等の金属石鹸、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、アルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル、酸化チタン、シリカ、酸化アルミ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化アンチモンをドープした酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物が挙げられる。
これらの表面エネルギーの小さい材料を最表層に添加するか、あるいは表面側での低表面エネルギー材の濃度を高くするように、層の深さ方向に濃度分布を持たせればよい。
【００３３】
また、感光体表面に撥水性物質等を塗布し感光体表面の表面エネルギーを小さくする方法もある。
撥水性物質としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、アルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル。
γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルジメトキシシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等のメルカプト基を含有するシランカップリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ基を含有するカップリング剤あるいはフッ素含有シランカップシング剤などのシランカップリング剤。
イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、イソプロピルトリ、（ジオクチルパイロホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリルデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、イソプロピルトリオクタノイトチタネート等のチタンカップリング剤などが挙げられる。
これらの材料をアルコール等の適当な溶媒に希釈し、感光体最表面に塗布することで感光体表面は低表面エネルギー化され、前記接触角の条件を満たすことができる。
【００３４】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
〈実施の形態〉
図５に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。
図５に示す画像形成装置は４色フルカラーの電子写真方式の画像形成装置であり、複数の画像形成ユニット（１３ａ）、（１３ｂ）、（１３ｃ）、（１３ｄ）および中間転写ベルト（２２）（中間転写体）を有し、各感光ドラム上に形成されたトナー像を一旦、中間転写ベルト（２２）に順次に一次転写して重ね合わせた後、これらトナー像を転写材（２４）上に一括で二次転写し、定着器（２５）にてトナー像を転写材（２２）表面に定着させ、画像が得られる。
【００３５】
図５は画像形成装置全体の概略構成を示す縦断面図である。またこの画像形成装置においては、前述した球形化された球状トナーを使用し、各ユニットに対して本発明のクリーニング装置（１２）を具備している。この画像形成装置に使用するトナーの例としては、構成材料である樹脂や着色剤などを混合攪拌後に溶融混練し、粉砕・分級して作製したトナーを熱気流中で結着樹脂の軟化点転以上の温度に加熱することにより球形化処理を施し、さらに分級したトナーで、体積平均粒径は５．０（μｍ）、上述した円形度は１．１６、扁平度は１．１２である。前記トナー粒子は、疎水化処理したシリカ（一次粒子径平均値２５ｎｍ）をトナー量の１．０重量％、疎水化処理した酸化チタン（一次粒子径平均値１５ｎｍ）をトナー量の１．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理したものであり、トナー表面の電子顕微鏡画像を画像解析することによって計測される外添剤被覆率は４０％である。ブレード部１の物性値はゴム硬度（ＪＩＳ  Ｋ６３０１Ａ）：９０、３００％モジュラス：１３０ｋｇ／ｃｍ２、反発弾性率：３０％である。
【００３６】
同図に示す画像形成装置は、中間転写ベルト（２２）の移動方向（矢印方向）に沿って上流側から下流側にかけて４個の画像形成ユニット（１３ａ）、（１３ｂ）、（１３ｃ）、（１３ｄ）が配設されている。上流から、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニットである。これらユニット構成は同様であるため以下では、マゼンタの画像形成ユニット（１３ａ）を例に説明する。画像形成ユニット（１３ａ）は、円筒型の感光体（１４）が、矢印方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。（１５）は帯電装置で感光体（１４）へ対向するように設置されており、感光体（１４）をマイナスの極性の所定の電位に均一に帯電する。（１６）は露光装置であり、帯電装置（１５）によって帯電された感光体（１４）に対し、入力画像を色分解して得られた各色トナーに対応した光情報を画像部に露光し、静電潜像を形成する。このように形成された静電潜像は、現像装置（１７）により、帯電したトナーを付着させることでトナー像として可視像化される。
【００３７】
つぎに、中間転写ベルト（２２）が前記感光体（１４）に対して、所定の押圧力をもって圧接されつつ、感光体（１４）の周速度と等速ないしは略等速の周速度を持って、感光体（１４）の回転方向に対して順方向に回転駆動され、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。前記感光体（１４）表面に形成されたトナー像は、上記圧接部において中間転写ベルト（２２）の表面に転写される。その後トナー像は上記したプロセスを経て画像として機外へ排出される。トナー像を中間転写ベルト（２２）に転写したあとの感光体（１４）の表面に付着する転写残トナーは、前述したクリーニング装置（１２）により除去される。この画像形成装置においてクリーニング装置（１２）は前述した図２と同様の構成となっている。図２において、アーム後半部（３）の一端は引っ張りばね（６）が固定されており、引っ張りバネ（６）のもう一端は、筐体（１１）内に固定された支持部（７）に固定されている。回転軸（４）を中心として回転可能となっており、引っ張りばね（６）の力によりアームが回転しようとするため、ブレード部（１）が感光体（１４）と一定の力で当接している。このため、摩擦力が過多とならずにブレードの鳴きや巻き込みを防止できる。補助クリーニング装置（９）は駆動力をもつファーブラシからなり、感光体（１４）表面に付着している転写残トナーは、補助クリーニング装置（９）の摺擦力により掻き取られる。これにより、ブレード部（１）の先端に到達するトナー量が制限される。その後、ブレード部（１）の先端と接触した球形トナーは回転を開始しクリーニングブレードを変形させて持ち上げながら感光体（１４）の移動方向に進行しようとするが、本発明に係るクリーニング装置の構成ではブレード部（１）の自由長がなく、ブレード部（１）の後端部に加圧補助部材（５）が配接されているためにブレード部（１）の先端が高密度化され、さらに高硬度な物性であるためにブレード部（１）がトナーの回転力によって変形せず、クリーニング不良を防止することができる。また、クリーニング装置（１２）はプロセスカートリッジとなっており、消耗品や故障品の交換が容易となっている。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、明細書に記載した事項の範囲内でのあらゆる設計変更はすべて本発明の範囲に含まれる。
【００３８】
本発明のプロセスカートリッジは、感光体のような静電像担持体及びクリーニング手段と、帯電装置、露光装置、現像装置より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジであって、前記クリーニング装置は本発明の上記クリーニング装置である。
図６に本発明のプロセスカートリッジを有する画像形成装置の概略構成例を示す。
図において、（１０１）はプロセスカートリッジ全体を示し、（３０）は感光体、（３１）は帯電手段、（３２）は現像手段、（３３）はクリーニング手段を示す。
本発明においては、上述のクリーニング手段（３３）と感光体（３０）、及び帯電手段（３１）、現像手段（３２）等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
【００３９】
本発明のプロセスカートリッジを有する画像形成装置は、感光体が所定の周速度で回転駆動される。感光体は回転過程において、帯電手段によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受け、こうして感光体の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像手段によりトナー現像され、現像されたトナー像は、給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリーニング手段によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のクリーニング装置のブレード部とアーム部の概略断面図である。
【図２】本発明のクリーニング装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明のクリーニング装置の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明のクリーニング装置の他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図６】本発明のプロセスカートリッジの概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ブレード部
２  アーム前半部（ブレード支持部）
３  アーム後半部
４  回転軸部
５  加圧補助部材
６  一定力補助部材
７  支持部
８  支持部
９  補助クリーニング手段
１０  廃トナー回収手段
１１  筐体
１２  クリーニング装置全体
１３ａ  マゼンタユニット
１３ｂ  シアンユニット
１３ｃ  イエローユニット
１３ｄ  ブラックユニット
１４  感光体
１５  帯電装置
１６  露光装置
１７  現像装置
１８  ローラ
１９  ローラ
２０  ローラ
２１  ローラ
２２  中間転写ベルト
２３  ローラ
２４  転写材
２５  定着装置
３０  感光体
３１  帯電手段
３２  現像手段
３３  クリーニング手段
１０１  プロセスカートリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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