(57)【要約】【課題】クリーニングブラシに付着させた転写残トナーを回収ローラに静電的に付着させて除去する方式のクリーニング装置及び画像形成装置において、クリーニング装置の長期耐久性を得、かつ、長期にわたって安定した除去性能を得る。【解決手段】像担持体の転写残トナーを除去するブラシローラ２２と、ブラシローラ２２に付着した転写残トナーを静電的に付着させる回収ローラ２３と、回収ローラ２３に当接し、回収ローラ２３に付着した転写残トナーを機械的に除去するブレード２４と、を備える。回収ローラ２３は、材質が金属で、表面粗さがＲａ０．０８μｍ以上の範囲であることを特徴とする。【選択図】図４
2011102958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成装置におけるクリーニング装置であって、
像担持体の転写残トナーを除去する一次クリーニングブラシと、
前記一次クリーニングブラシに付着した転写残トナーを静電的に付着させる回収ローラと、
前記回収ローラに当接し、前記回収ローラに付着した転写残トナーを機械的に除去するブレードと、を備え、
前記回収ローラは、材質が金属で、表面粗さがＲａ０．０８μｍ以上の範囲であることを特徴とする、クリーニング装置。
【請求項２】
前記回収ローラは、材質が金属で、表面粗さがＲａ１．６μｍ以下の範囲であることを特徴とする、請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記ブレードは、材質が金属で、前記回収ローラに当接する切断面の表面粗さがＲａ２μｍ以下であることを特徴とする、請求項２記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記ブレードの前記回収ローラへの当接角度が、１５°以上であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項記載のクリーニング装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項６】
画像形成に用いるトナーの製法が重合法であることを特徴とする、請求項５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニング装置及び画像形成装置に関し、特に、クリーニングブラシに付着させた転写残トナーを回収ローラに静電的に付着させて除去する方式のクリーニング装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真形成法は、帯電手段を用いて像担持体表面を一様に正もしくは負電荷を帯電させた後、画像に応じた露光を施し、静電潜像を形成する。そして、現像装置で像担持体上の静電潜像とは逆極性に帯電したトナーが潜像を現像し、転写手段を用いて紙等の転写紙もしくは中間転写媒体にトナー像を転写する。像担持体上の転写残トナーをクリーニング装置によって像担持体上から除去し、感光体ドラム表面上にトナーのない状態で帯電手段に循環することで、繰り返し使用することが可能となる。このクリーニング装置にはブレードクリーニング方式、導電性もしくは絶縁性のブラシローラ方式が知られている。従来一般的な方式としては構成が簡単で安価な方式であり、機械的にトナーを堰き止める方式であるブレードクリーニング方式がよく用いられてきた。
【０００３】
他方で、最近では高画質化の要求によってトナーは小粒径化傾向にある。また、トナーの製造においても省エネ化の為に重合工法が主流となってきた。重合工法においてはトナー形状を異形化する工程のない球形形状で使用することが、コスト的に安価となる。更に、球形化することで転写効率が向上し、転写残トナーとして廃棄トナーが減少し一層省エネ効果が上がると考えられている。
【０００４】
ブレードを用いてこの重合工法で製造される小径且つ球形のトナーをクリーニングするためには、ブレードを強い力で像担持体上に押し付けないと堰き止めることは出来ない。強い力で押し付けることは、ブレードや像担持体表面層の磨耗が加速される。更に強い力でブレードを押し付ける為、像担持体を駆動する為のモータトルクも大きくしなくてはならないなどの欠点がある。
【０００５】
また他方では、記録紙の選択性を広くするニーズも高まっている。そのためこのようなニーズに応えるため、例えば表面の粗い記録紙や厚い記録紙へ画像形成するために、中間転写ベルトを厚くして弾力性を持たせることが必要となっている。ところが、弾性を有するベルトは従来のようなゴムブレードでクリーニングすると、ブレードがベルトに食い込みクリーニングできない状態が生じる可能性がある。
【０００６】
そこで像担持体へのダメージ低下によって高耐久でランニングコスト低減、小径でかつ円形度の高いトナーへの対応と弾性中間転写ベルトをクリーニングする方式として、静電気力でトナーを吸着させる静電ブラシローラを用いた方式が検討されている。
【０００７】
以下、本発明に関連するクリーニング装置が記載された文献として、特許文献１−４を挙げる。
特許文献１に記載のクリーニング装置は、クリーニングブレードとファーブラシで像担持体上の残留トナーを掻きとり、ファーブラシに回収ローラを接触させ、回収ローラに電圧印加して静電的にファーブラシから静電的に回収ローラに吸着する一方、回収ローラに押し当てたスクレーパで掻き落とす。回収ローラの表面粗さは十点平均表面粗さで３μｍ以上２０μｍ以下とし、回収ローラ表面に固形潤滑剤を押し当てるクリーニング装置である。この発明では、固形潤滑材を回収ローラによって安定的に削り取る為に表面粗さを規定している。本表面粗さであるとＲａ換算では０．８〜５で粗くすることで潤滑剤の切削性は得られるが、表面が粗い為、回収ローラのクリーニング性は低下するという問題点がある。
【０００８】
特許文献２に記載のクリーニング装置は、像担持体上に残留したトナーを静電的に吸引する導電繊維から成るブラシロール、ブラシロールに吸引されたトナーを静電的に回収する表面に体積抵抗率が７ｌｏｇΩｃｍ以上１３ｌｏｇΩｃｍ以下である高抵抗層を持つ回収ローラと、回収ローラに回収されたトナーを掻き落とすトナー掻きとり部材をもつクリーニング装置である。しかしながら、この構成では、回収ローラの体積抵抗率を芯金と異なる導電部材で形成する為、温度及び湿度の影響を受け抵抗変動を受けて安定したクリーニング性能が得られないという問題点がある。
【０００９】
特許文献３に記載のクリーニング装置は、像担持体上の残留トナーを除去回収するクリーニング装置であって、像担持体上の表面に接触させて回転するブラシローラとブラシローラに接触させつつ回転する回収ローラで、回収ローラ芯金の外側に抵抗層を形成する筒状部材、芯金と筒状部材との間に介在する中間導電層を備えたクリーニング装置である。しかしながら、この構成では、回収ローラとして芯金の外側に抵抗層を形成された２層構造である為、コストアップ要因となるという問題点がある。
【００１０】
特許文献４に記載のクリーニング装置は、像担持体上の残留トナーを回収するクリーニング回転体とクリーニング回転体に対向配置され且つクリーニング回転体上の廃トナーが静電的に転移されるデトーニング回転体とを備え、デトーニング回転体は導電性の芯材とこの芯材を被覆する被覆層とを具備し、被覆層の体積抵抗率９乗Ωｃｍ以上、ダイナミック硬度２０以上、最大表面粗さ５μｍ以下であるクリーニング装置である。しかしながら、この構成では、デトーニング回転体に体積抵抗を有すると環境変動で安定した静電クリーニングが成立せず、且つ表面粗さとして最大５μｍ以下であることは小粒径（４〜５μｍ）トナーに対してクリーニング不良が生じる可能性があるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、電子写真方式の画像形成装置におけるクリーニング装置においては、ブラシクリーニングで像担持体から除去したトナーはブラシより除去しないと、ブラシ付け根である芯金近傍にトナーが蓄積してブラシのトナーによるロール化となる。よって、ブラシに付着したトナーは何らかの手段でブラシから除去しなくてはならない。
【００１２】
この除去方法としてブラシ全体を覆って真空吸引して回収する方法があるが、真空吸引はブラシローラ全体を覆って吸引する為、吸引機の容量が大きく装置全体が大型化となる。更に騒音も大きくなるなどの欠点があった。
【００１３】
他の方法として、図４に示すように回収ローラ２３へブラシローラ２２のトナーを静電的に転写し、この回収ローラ２３からブレード２４で機械的に除去する方法がある。この欠点として、最終的にブレード２４を回収ローラに当接してクリーニングするため、これまでブレードとしてウレタンゴムを使用してきたが回収ローラとの摺擦によって、ブレードエッジが磨耗しクリーニング不良が生じて長期耐久性が得られないという問題があった。
【００１４】
そこで本発明は、転写工程で像担持体上に残った円形度の高い小径トナーを静電的ブラシローラ２２で除去する為に、ブラシローラ２２から安定的にトナーを回収ローラ２３に移送し、かつ回収ローラ２３からブレード２４によって長期安定的にトナーを除去すること、また、ブラシによって回収ローラ２３を現像する性能とブレード２４によって回収ローラ２３をクリーニングする性能との両方の性能を維持することを、解決すべき課題とする。
【００１５】
本発明は、上記実情に鑑みて、クリーニングブラシに付着させた転写残トナーを回収ローラに静電的に付着させて除去する方式のクリーニング装置及び画像形成装置において、クリーニング装置の長期耐久性を得、かつ、長期にわたって安定した除去性能を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的は、以下の手段によって達成される。
すなわち、本発明に係るクリーニング装置は、電子写真方式の画像形成装置におけるクリーニング装置であって、像担持体の転写残トナーを除去する一次クリーニングブラシと、前記一次クリーニングブラシに付着した転写残トナーを静電的に付着させる回収ローラと、前記回収ローラに当接し、前記回収ローラに付着した転写残トナーを機械的に除去するブレードと、を備え、前記回収ローラは、材質が金属で、表面粗さがＲａ０．０８μｍ以上の範囲であることを特徴とする。
また、本発明に係る画像形成装置は、上記クリーニング装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クリーニングブラシに付着させた転写残トナーを回収ローラに静電的に付着させて除去する方式のクリーニング装置及び画像形成装置において、クリーニング装置の長期耐久性を得、かつ、長期にわたって安定した除去性能を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の画像形成ユニットの概略構成を示す図である。
【図３】図１の画像形成装置のクリーニング装置１２の概略構成を示す図である。
【図４】静電クリーニングの概念を説明するための図（その１）である。
【図５】静電クリーニングの概念を説明するための図（その２）である。
【図６】本実施形態の実施例１における二次クリーニング性能を示す図である。
【図７】本実施形態の実施例１における三次クリーニング性能を示す図である。
【図８】本実施形態の実施例２における三次クリーニング性能を示す図である。
【図９】本実施形態の実施例２における当接角度θを説明するための図である。
【図１０】図９のＡ部を拡大し表面粗さを測定した一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を好適に実施した実施形態について図面を参照しながら説明する。
（全体構成）
図１は本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。各画像形成ユニットイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）のＹユニットを例にして説明する。まず、像担持体ドラム１はアルミなどの導電性基体の表面に、例えば有機半導体の薄膜が形成されたものであり、時計方向に回転する。帯電装置２により、表面が均一にマイナス帯電された後、露光装置３により露光が行われて、入力原稿が色分解した分版画像と対応した静電潜像が形成される。現像装置４はマイナス帯電したトナー像を用いて反転現像を行い、静電潜像と対応したトナー像を像担持体ドラム１の表面に形成する。像担持体ドラム１に形成されたトナー像は像担持体ドラム１と同じ速度で駆動している像担持体ベルト６上に１次転写ローラ７で転写される。
【００２０】
以上の動作を各画像形成ユニットにおいて行い、各像担持体ドラム上に形成されたトナー像が像担持体ベルト６に形成されたトナー像が像担持体ベルト６に多重転写される。フルカラーモードの場合は、像担持体ベルト６に対してＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂの順で転写され、単色や、２〜３色モードの場合も同様に前期の順で必要な色トナーが像担持体ベルト６上に多重転写される。そして多重転写された合成トナー像は搬送ローラにより給紙トレイ８にある記録紙に対して転写対向ローラ９及び２次転写ローラ１０にて二次転写される。そして二次転写されたトナー像は定着装置１１にて加熱加圧されて定着される。
【００２１】
一方、像担持体ドラム１に残った残トナーはクリーニング装置５で回収され再び画像形成可能な状態となる。また、二次転写を終えた像担持体ベルト６はクリーニング装置１２によって、その表面に付着した二次転写残トナーや紙粉などの汚染物が清掃される。ここでクリーニング装置５を図２に、クリーニング装置１２を図３に示す。
【００２２】
図２は画像形成ユニット（感光体ユニットと称することもある）であり、像担持体ドラム１、帯電装置２、現像装置４及びクリーニング装置５から構成されている。この画像形成ユニットは交換可能である。クリーニング装置５は極性ブレード２６、回収ローラ２３、ブラシローラ２２、回収ブレード２４を有して構成されている。
【００２３】
図３は像担持体ベルト６をクリーニングするクリーニング装置１２で極性ブレード２６、回収ローラ２３、ブラシローラ２２、回収ブレード２４の更に最上流に紙粉ローラ２１が装着されている。紙粉ローラ２１は像担持体ベルトが紙と接触する為、紙から脱落する紙粉やタルクを除去するために装着している。なお、図３においては、潤滑剤２７を具備しているが無くても良い。
【００２４】
なお、図２、図３において極性ブレード２６の代わりにブラシローラ２２、回収ローラ２３、回収ブレード２４を設けても良い。
【００２５】
これまでのブラシクリーニング装置は転写後の残トナーが電荷を持っている為その電荷をもつ特性を利用して、ブラシに反対の極性を印加してブラシで吸着除去させていた。その残トナーの電荷は放電によって、正／負の極性のいずれも有する場合が多い。一般的には転写する時のバイアス電圧は正である為、現像後の負極性トナーが吸着転写され、転写されなかったトナーは後工程にすり抜けていく。
【００２６】
しかし、前述したごとく転写電圧によって転写媒体間で放電が生じて片側極性だけにならないで正負両者が混在するのが現実である。そのため、ブラシローラ２２、回収ローラ２３、回収ブレード２４を合計２対設けてそれぞれに正／負極の電圧を印加する構成としてもよい。一方で、図２，図３に示す方式は、極性制御部材２６で片側に極性を揃えて、ブラシ２２には揃えた極性と反対の電圧を印加して吸着する方式である。
【００２７】
＜静電クリーニング＞
静電クリーニングの概念図を図４に示す。転写工程では負の極性を持った現像後のトナーに正の転写電圧を印加するならば本来なら全て、記録紙もしくは中転ベルト等に転写されるが、狭いギャップ間で電界を形成する為、剥離放電が生じ転写残トナーＱ０は正負両者の極性が混在している。この混在したトナーを極性ブレード２６によって正又は負のいずれかの極性を有する状態にトナー極性の一律化を図る。次にブラシローラ２２にトナーが像担持体２と付着している静電力より大きな静電力でブラシに付着させる。この工程を一次クリーニングと称す。次にブラシローラ２２に付着したトナー電荷Ｑ２を回収ローラ２３に移動させる工程を二次クリーニングと称する。最後に回収ローラ２３に付着したトナーを除去する工程を三次クリーニングと称して、像担持体上の残トナーな廃棄トナーとして回収される。
【００２８】
電位差によるトナーの移動モデルを図５に示す。像担持体上の電位Ｖｏｐ、ブラシ表面の電位Ｖｂ、回収ローラ表面電位Ｖｒでそれぞれの部材間の電位差（Ｖｂ−Ｖｏｐ）、（Ｖｒ−Ｖｂ）とトナーの電荷量Ｑ０、Ｑ１そしてＱ２の積で静電力は規定され、この静電力の不等関係でトナーは順次移動して三次クリーニングで回収される。
【００２９】
＜像担持体ベルト＞
像担持体ベルト６はポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレンなど合成樹脂又は各種のゴムにカーボンブラックなどの導電材を適当量含有させたものが用いられ、その体積抵抗率は１０Ｅ６〜１４Ω・ｃｍである。ここで弾性を有する像担持体ベルト６としては、導電性弾性層の主基材として、シリコーンゴム、ＮＢＲ、ＣＲ、ＥＰＤＭ、ウレタンゴムなどが用いられ、導電性保護層の材料は、摩擦係数の低減、電気特性の環境に対する安定性、表面粗さ低減による残留トナークリーニング性能の向上といった目的を達成できるものであれば、特に限定されないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）、ＰＶＤＦなどのフッ素樹脂系ポリマーをアルコール可溶性ナイロン系、シリコーン系、シランカプラー、ウレタン樹脂系のエマルジョンや有機溶媒に溶解・分散した塗料を使用することができる。これら保護層は、上記の塗料をデイップコート、スプレーコート、静電塗装、ロールコートなどにより設けることができる。更に、保護層に表面処理または研磨を施すことにより離型性、導電性、耐磨耗性、表面クリーニング性などを改善することができる。
【００３０】
＜極性制御ブレード＞
極性制御ブレード２６は転写後のトナーが有する極性を揃えるための部品である。転写後のトナーは正、負の極性が混在する為、ブレードへ印加する極性に応じて、電荷注入又は放電のいずれかの現象でトナーの極性は転移する。他の重要な機能としてトナーのブラシへの入力量を規制する働きをもつ。これはブラシへの入力量が多いと、ブラシでクリーニングしきれないという不具合が生じる。ブラシはローラと異なり全表面が像担持体と接触せず、ブラシ繊維が植毛されている箇所のトナーがブラシ繊維と接触することで静電吸引力によってブラシに付着して像担持体はクリーニングされる。前述したようにブレードでは球形で且つ小径のトナーをクリーニングする為には限界があって、長期安定したクリーニングをする為には、像担持体への押し付け力を従来比に比べ５倍以上の力を加えないと出来なかった。このように大きな力を加えると、像担持体、ブレード共に損傷して耐久性を損なってきた。しかし、完璧なクリーニングをしないでブラシで最終的なクリーニング機能を負わせる程度に像担持体上のトナーを減少させるにはそれほど大きな力を加える必要は無い。ブレードはブラシによるクリーニング能力が追従可能な量に規制する必要がある。よって本ブレードに要求される機能はトナーへの電荷帯電機能と余剰トナーのふるい落とし機能である。ここで像担持体の表面を傷つけないで全面に接触する為の材質はポリウレタン、シリコーン、フッ素ゴムなど弾性体が好適である。耐久性をもち、環境変動にも耐えられるブレードの要求物性は、硬度ＨＳ（ＪＩＳＡ）６５〜８０度、２３℃反発弾性係数１５〜６０％、ヤング率５０〜２００ｋｇ／ｃｍ2、１００％モジュラス６０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲が好適である。電荷注入特性としては放電しないで注入効率を上げる為に表面抵抗率１．０Ｅ６Ω／□以上で、導電物質とカーボン、イオン、又は両者のハイブリット型で所望の抵抗領域が得られる。ここでブレードへの印加電圧は−１０００〜−４０００Ｖが好適である。低すぎると放電効率が悪く、高すぎると像担持体の表面電位も過剰に負極性となってトナーと像担持体との付着力が強くなる等の不具合が生じる。
【００３１】
＜ブラシローラ＞
ブラシローラ２２のブラシはアクリル、ＰＥＴ、ポリエステルなどに導電材を混入させた導電性ブラシであることが必須である。この時の導電材の構造はブラシ表面に単に分散させたものでなく、内部に挿入して表面に露出されない芯鞘構造で無ければならない。もし、表面に導電材が露出していると、トナーに電荷を注入してブラシ表面の電位Ｖｂが維持できなくなる。ブラシ抵抗は１０Ｅ４〜１０Ｅ９Ωが好適で、抵抗が小さいとトナーに電荷を注入し易く、また、抵抗が大きいと電界強度が小さくなって高電圧を印加しないとトナーを吸引する為の電界が確保出来なくなる。また、トナーとの接触確率を上げるために植毛密度も重要な因子で７万本／ｉｎ2以上で好ましくは１０万本／ｉｎ2以上必要である。
【００３２】
接触確率を上げるためには、像担持体に対してカウンター方向回転で、線速比は０．５以上にすることで好ましい接触状態となる。他の重要な因子としてはブラシの倒れがある。一般にブラシは直毛といわれているが、直毛状態であるとブラシの導電材が露出している先端部とトナーが接触しやすい状態にある。そのため、ブラシの倒れは斜毛やブラッシング処理をすることで、像担持体の回転によってブラシが食い込まない方向に倒して、直接トナーと導電材が接触しない構造にすることが望ましい。
【００３３】
＜回収ローラ＞
回収ローラ２３の機能はブラシからトナーを吸着除去する二次クリーニングと、回収ローラ表面に付着したトナーをブレードによってクリーニングされることである。二次クリーニングで重要な要因となるのは、トナー自身の帯電量とブラシローラ２２と回収ローラ２３間での電界強度によってトナーが回収ローラ２３へ移送する力と共に、回収ローラ２３へ移送したトナーを保持する物理的な力である。この物理的な力はブレードによって回収ローラ２３が回転する間に再びブラシへ移動しない為の保持する力である。この力は回収ローラ表面粗度と大きな関係がある。面粗度の良好な状態、例えば鏡面のような状態であると、保持力が小さく、ブラシの摺擦力で再びブラシに付着するという不具合がある。逆に回収ローラの表面粗度が悪い状態、すなわち凹凸の大きい状態であるとブレードによる三次クリーニング不良が生じる。
【００３４】
＜回収ブレード＞
回収ローラ２３に当接される回収ブレード２４は、最後にトナーと除去して静電クリーニングシステムを成立させる重要な働きをする部品である。これまでウレタンブレードが主に使用されてきたが、パーツの高寿命が要求されるに伴い磨耗量が少ない材質のニーズが高まってきた。よって、ブレード材として金属でステンレス、リン青銅を使用しても良いが、長寿命化のために、金属材にクロムなどのメッキをして硬度を高めて、磨耗量を下げることも出来る。
【００３５】
＜実施例１＞
この回収ローラ２３の表面粗さを変化量として、２次クリーニングと３次クリーニングの関係を図６、図７に示す。図６は極性ブード２６、回収ブレード２４を装着しないで未転写画像を（画像はベタパターンで、色は単色シアン）１０枚印刷しながら、ブラシローラ２２でクリーニングしながら回収ローラ２３へ移行したときの回収ローラ２３上のトナー濃度（ＩＤ）をＸ−Ｒｉｔｅで測定した結果である。詳しくは、回収ローラ上のトナー濃度はベタパターンが極性ブレード２６によって取り除かれる為、画像枚数を１０枚印刷することで、検出感度を上げた。１０枚の連続通紙して極性ブレード２６を通過した極性制御されたトナーはブラシローラ２２で捕獲され、回収ローラ２４に移送される。この回収ローラ上に蓄積したトナーを株式会社プリントテクニカ製のプリンタックに転写させて、株式会社リコー製上質紙のタイプ６２００に貼り付けてＸ−Ｒｉｔｅ９３８で測定した。測定箇所は回収ローラの長手方向のフロント、センター、リアーの３点を測定し、測定値より転写前のプリンタック濃度を測定して、転写前後の濃度差平均値を回収トナー量ＩＤとしてプロットした。また横軸は回収ローラ表面粗さＲａを表す。ローラはＳＵＳ３０３−Ｇ８材で製作している。このときの表面粗さはＲａ０．０１〜２．８μｍまで９種類のものを製作している。製作方法はＲａ０．０１は表面をラッピング仕上げ、Ｒａ０．０５はバフ研磨、Ｒａ０．０８は電解研磨で製作した。またＲａ０．２、０．５、１．０、１．６、２．０、２．８は旋盤の送りピッチ変更で製作した。表面粗さの測定は東京精密株式会社製ＳＵＲＦＣＯＭ１４００Ｄで行った。その結果、ＩＤ値はＲａ０．０８で飽和状態となり、回収能力を得る為にはＲａ０．０８以上であることがわかる。これ以下即ち表面粗さが細かくなると、回収ローラ表面に付着したトナーが脱落して十分な回収性が得られていないことがわかる。
【００３６】
図７は三次クリーニングの性能を示す。実験は前述で得られた回収ローラ２３にＩＤ０．５となるようにトナーを付着させた後に、回収ブレード２４（ワイヤーカット加工で製作した回収ブレード表面粗さＲａ０．５５μｍ）を装着させ、一回転させる。
【００３７】
そのときのブレード通過後の回収ローラ表面のＩＤ値を縦軸に示し、横軸は前述の回収ローラ表面粗さを示す。これより、表面粗さが粗いと回収ブレード２４のクリーニング性能が悪く、細かいほど良好なことがわかる。システム仕様から、ＩＤ０．０１以下なら問題ないことからＲａ１．６μｍ以下なら実使用上問題ないことがわかる。
【００３８】
以上より、回収ローラ２３の表面粗さＲａは二次、三次クリーニングを満足させるには、０．０８から１．６が好適領域といえる。
【００３９】
すなわち、ブラシローラ２２、回収ローラ２３、回収ブレード２４を備え、且つ各ローラに電圧印加手段を具備した静電クリーニング装置において、回収ローラ２３は金属で、表面粗さはＲａ０．０８ｍから１．６μｍの範囲にすることで、ブラシローラから回収ローラへトナーが移送され、且つ回収ローラからの回収ブレードによる安定した除去性能が得られ、回収ローラ表面が摩耗しないで長期的に安定なクリーニング性が得られる。
【００４０】
＜実施例２＞
図８はブレード切断面の表面粗さを変化させた時の回収ローラ表面と残ＩＤの関係を示す。このときの回収ローラ表面粗さはＲａ０．５のＳＵＳローラを用いて行なった。ブレード切断面表面粗さは図９に示すように回収ローラ２３に回収ブレード２４を当接させた時、Ａ部に示す先端切断部と定義する。Ａ部を拡大し表面粗さをＶＫ８１００（キーエンス製）で測定した一例を図１０に示す。縦方向はブレード幅（０．０８ｍｍ）を示し、横方向はブレード長手（３１０ｍｍ）を表す。写真の下部に長手方向の表面粗さのプロファイルを示す。表面粗さ水準はＲａ０．３５〜２．６まで変動させている。工法としてＲａ０．３５はエッチング、０．５５、０．９、１．６、２．０はワイヤーカットでワイヤ送り速度で水準の異なるものを製作した。更に２．６を放電加工で製作した。これより、Ｒａ２．０以上になると仕様値であるＩＤ０．０１をオーバーすることが分かる。よって、仕様達成には回収ブレード切断面の表面粗さはＲａ０．２以下が望ましい。
【００４１】
また、上記条件で決めたＲａ０．５５のブレードを用いて図９に示す当接角度θを１０°〜３５°まで５°毎に変動させて、クリーニング実験を行った。その結果１０°では回収ブレードと回収ローラ間の摩擦係数が小さい為に腹当たり状態となってＩＤが０．０１以上のクリーニングが不良となった。しかし、１５°以上では０．０１以下で問題無くクリーニングができた。
【００４２】
因みに、回収ブレードを従来のウレタンゴムで行なうと初期状態ではθ１０°でクリーニング可能であるが、３０°以上にすると回収ローラ２３との摩擦係数によってブレードメクレが生じた。しかし、金属の回収ブレード２４ではメクレが生じないで、且つ摩擦係数が小さい為、回収ローラの駆動トルクが小さい。
【００４３】
上述のように、回収ローラ２３及び回収ブレード２４の材質は金属で、回収ローラ２３と当接する回収ブレード２４切断面の表面粗さはＲａ２μｍ以下にすることで摩耗しないで長期的に安定した特性が得られる。
また、ブレードの回収ローラへの当接角度は１５°以上であることでブレードのメクレや腹当たりしないで確実なクリーニング性能が得られる。
【００４４】
＜実施例３＞
＜トナー製法と形状ＳＦ１＞
電子写真はデジタル化、複合化が進み高画質化への要求がこれまで以上に増大している。そのため画質再現性向上を目的としたトナーの小粒径化が求められている。且つ製造時の環境負荷低減についても省エネ社会の要望が強くなってきた。これまでのトナー製造方法として溶融混練粉砕法が主流であったが、小粒径にするほど生産性が低下し、製造コスト上昇、製造時の環境負荷が大きくなるといった問題があった。これに対して最近のトナー工法である重合法は小粒径且つシャープな粒径分布制御が比較的容易であり、着色剤及びＷＡＸなどを内包する構造制御が可能な為、注目されている。しかし、重合法は通常の工程であるとトナー形状のＳＦ１が大きくなる為、これまでのブレードクリーニングではクリーニングが出来ないという問題が生じてきた。そこで、重合法においてはＳＦ１を下げる為に異形化工程を設けてＳＦ１を大きくしてブレードクリーニングで使用してきた。しかし、この異形化工程はコストが高くなるというデメリットがあった。
【００４５】
ここでトナーの形状係数ＳＦ１とは、球状物質形状の“丸さ”の割合を示す数値であり、球状物質を二次元平面状に投影して出来る楕円状図形の最大長さＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた値で表される。
【００４６】
つまり次式によって定義されるものである。
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
ＳＦ１の値が１００の場合、トナー形状は真球となり、ＳＦ１が大きくなるほど不定形となる。一般的にトナーの形状が球形に近くなるとトナーとトナーあるいはトナーと像担持体との接触状態が点接触になるため、トナー同士の吸着力は弱くなりしたがって流動性が高くなり、また、トナーと像担持体との吸着力も弱くなって転写率は高くなる。
【００４７】
本実施例で使用したトナーは有機溶媒中にウレア結合しうる変性されたポリエステル系樹脂を含む結着樹脂、着色剤を含有したトナー組成物を溶解或いは分散させ、水溶媒体中で粒子化するとともに重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄、乾燥して得られたトナーを用いた。球形トナーを得る製造方法として、先述の製造方法以外に公知の乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法等の重合法を用いてもよいし、従来の粉砕法で得られたトナーを熱処理によって球形化処理したものを用いてもよい。
【００４８】
＜実施例４＞
本発明を適用したクリーニング装置の実施例を以下に示す。
クリーニング寿命確認実験を以下の条件で行なった。
ブラシローラ
材質：導電性ＰＥＴ繊維
外径：φ１５
芯金径：φ６
抵抗：７乗Ωｃｍ
植毛密度：１０万本／インチ平方
回転速度：２５０ｍｍ／ｓ
回転方向：像担持体に対しカウンター
像担持体との食い込み量：１ｍｍ
印加電圧：１．６ＫＶ
回収ローラ
材質：ＳＵＳ
外径：φ１４
表面粗さ：Ｒａ０．５
回転速度：２５０ｍｍ／Ｓ
回転方向：ブラシローラに対しカウンター
ブラシローラとの食い込み量：１．５ｍｍ
印加電圧：２．０ＫＶ
回収ブレード
材質：ＳＵＳ
厚さ：０．０８ｍｍ
自由長：８ｍｍ
表面粗さ：Ｒａ０．５５
回収ローラへの押し付け量：１ｍｍ
上記条件でＡ４の５％チャートを用いて５０万枚連続印刷したところ、クリーンニング不良が発生しなかった。
【符号の説明】
【００４９】
１    像担持体ドラム
２    帯電装置
３    露光装置
４    現像装置
５    クリーニング装置
６    像担持体ベルト
７    １次転写ローラ
８    給紙トレイ
９    転写対向ローラ
１０    ２次転写ローラ
１１    定着装置
１２    クリーニング装置
２０    対向ローラ
２１    紙粉ブラシローラ
２２    ブラシローラ
２３    回収ローラ
２４    回収ブレード
２６    極性ブレード
２７    潤滑剤装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開平１０−０７４０２８号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４８６３号公報
【特許文献３】特開２００５−２６５９０７号公報
【特許文献４】特開２００７−１０１６８３号公報
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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