(57)【要約】【課題】球形化、小粒径化したトナーを用いた場合にもクリーニング不良を低減し、異常画像が少なく、安定して高画質な画像を形成するクリーニング装置を提供すること及びそれを備えた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】像担持体表面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１により除去するクリーニング装置において、該クリーニングブレードの像担持体または中間転写体と接触する表面部分が粗面化されており、像担持体上または中間転写体上のトナーを効果的に除去することができることを特徴とするクリーニング装置。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体表面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クリーニング装置において、該クリーニングブレードの像担持体または中間転写体と接触する表面部分が多数の微細孔により粗面化されており、像担持体上または中間転写体上のトナーを効果的に除去することができることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記微細孔はその深さＤ、最小直径Ｗ、および隣接する穴縁間の距離Ｆが使用されるトナーの体積平均粒径ｄに対して、下記条件式（Ｉ）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
ｄ／４≦Ｄ≦ｄ、  ｄ≦Ｗ≦２ｄ、  Ｆ≦２ｄ  （Ｉ）
【請求項３】
像担持体表面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クリーニング装置において、該クリーニングブレードの像担持体または中間転写体と接触する表面部分が多数の微小凹凸部により粗面化されており、像担持体上または中間転写体上のトナーを効果的に除去することができることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項４】
前記微小凹凸部はそれぞれの凸部が独立した山型を呈し、その高さＴおよび凹凸部の波長Ｌ、凸部一つの最大径Ｃが使用されるトナーの体積平均粒径ｄに対して、下記条件式（ＩＩ）を満たすことを特徴とする請求項３に記載のクリーニング装置。
ｄ／４≦Ｔ≦ｄ、  ｄ≦Ｌ≦２ｄ  、ｄ≦Ｃ≦２ｄ  （ＩＩ）
【請求項５】
前記クリーニングブレードの物性が、ロックウエル硬度（ＪＩＳ  Ａスケール）が６０〜８０、３００％モジュラスが１００〜２５０ｋｇ／ｃｍ２、伸び率が３００〜５００％、引張強さ（ＪＩＳ    Ｚ２２４１）が２００〜５００ｋｇ／ｃｍ２、反発弾性率が４０〜７０％であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項６】
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手段と、像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、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手段、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手段を有する画像形成装置において、前記クリーニング手段は請求項１〜請求項５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画像形成装置。
【請求項７】
前記現像手段が製造工程あるいは製造後の工程において球形化したトナーを用いたことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
該球形化したトナーの円形度が０．９５〜１．００の範囲内であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記トナーの体積平均粒径が１〜７μｍとなるように調製したことを特徴とする請求項７〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記トナー粒子が、トナー母体粒子と外添剤からなり、該トナー母体粒子に対する該外添剤の被覆面積比率が１０％〜１００％となるように調製したことを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記外添剤が、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のいずれかを少なくとも一種類以上含有することを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記像担持体と水との接触角が９０°以上であることを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
像担持体、クリーニング手段、及び帯電手段、露光手段、現像手段、より選ばれる少なくとも一つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記クリーニング手段は請求項１〜請求項５のいずれかに記載のクリーニング装置であり、請求項６〜請求項１２のいずれかに記載の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−トリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式二成分あるいは一成分現像剤を用いた複写機、プリンター、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使用するクリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置、プロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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（例えば、特許文献１（特開平８−２８６４０８号公報）、特許文献２（特開平８−３１４１７５号公報）、特許文献３（特開平９−２６７３４号公報）、特許文献４（特開平９−６２１５９号公報）、特許文献５（特開平９−１９０１２５号公報）、特許文献６（特開平９−２３０７６５号公報））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。
【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、懸濁重合法や分散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。
【０００５】
この対策として、特許文献７（特開平９−９６９６５号公報）、特許文献８（特開平９−１１４２３２号公報）、特許文献９（特開平９−２７４３６４号公報）および特許文献１０（特開平１１−８４８７８号公報）等には、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装置を用い、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、上記除電装置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。
【０００６】
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にが数多く提案されている、例えば特許文献１１（特開平５−１８８８３６号公報）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、感光ドラムの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。
【０００７】
更に、特許文献１２（特開平６−１６７９１２号公報）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。
【０００８】
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り、クリーニングブラシの外径が小さくなってしまう。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。
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。
また、クリーニングブレードにおいて、感光体ドラムの回転方向にブレードが引きずられて、クリーニングブレード先端が感光体ドラムの回転方向に折れ曲がってしまう所謂「めくれ」が生じ正常なクリーニングができない不具合に対する対策として、ブレード部材の感光体との当接部にかかるストレスを低減させる目的で、ブレード部材を粗面化させる方法が提案されている。例えば特許文献１３（特開２００１−２７６０１９号公報）では、ブレード部材先端部にブレード長手方向に沿う条溝を形成することが提案されており、特許文献１４（特開２０００−１４２３７１号公報）では、外添剤のみを選択的にすり抜けさせるためにブレード部材の感光体との当接部に感光体の進行方向にエッジを形成することが提案されている。このような形状のブレード表面の粗面化はブレード部材の感光体との当接部にかかるストレスを低減することはできるが、球形化、小粒径化したトナーをクリーニングすることはできない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−２８６４０８号公報
【特許文献２】
特開平８−３１４１７５号公報
【特許文献３】
特開平９−２６７３４号公報
【特許文献４】
特開平９−６２１５９号公報
【特許文献５】
特開平９−１９０１２５号公報
【特許文献６】
特開平９−２３０７６５号公報
【特許文献７】
特開平９−９６９６５号公報
【特許文献８】
特開平９−１１４２３２号公報
【特許文献９】
特開平９−２７４３６４号公報
【特許文献１０】
特開平１１−８４８７８号公報
【特許文献１１】
特開平５−１８８８３６号公報
【特許文献１２】
特開平６−１６７９１２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする問題】
本発明は以上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、球形化、小粒径化したトナーを用いた場合にもクリーニング不良を低減し、異常画像が少なく、安定して高画質な画像を形成するクリーニング装置を提供すること及びそれを備えた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。
【００１１】
【課題を解決するための装置】
本発明によれば下記（１）〜（１３）の構成を特徴とする画像形成装置、及びプロセスカートリッジが提供される。
（１）像担持体表面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クリーニング装置において、該クリーニングブレードの像担持体または中間転写体と接触する表面部分が多数の微細孔により粗面化されており、像担持体上または中間転写体上のトナーを効果的に除去することができることを特徴とするクリーニング装置。
（２）前記微細孔はその深さＤ、最小直径Ｗ、および隣接する穴縁間の距離Ｆが使用されるトナーの体積平均粒径ｄに対して、下記条件式（Ｉ）を満たすことを特徴とする（１）に記載のクリーニング装置。
ｄ／４≦Ｄ≦ｄ、  ｄ≦Ｗ≦２ｄ、  Ｆ≦２ｄ  （Ｉ）
（３）像担持体表面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クリーニング装置において、該クリーニングブレードの像担持体または中間転写体と接触する表面部分が多数の微小凹凸部により粗面化されており、像担持体上または中間転写体上のトナーを効果的に除去することができることを特徴とするクリーニング装置。
（４）前記微小凹凸部はそれぞれの凸部が独立した山型を呈し、その高さＴおよび凹凸部の波長Ｌ凸部の一つの最大径Ｃが使用されるトナーの体積平均粒径ｄに対して、下記条件式（ＩＩ）を満たすことを特徴とする（３）に記載のクリーニング装置。
ｄ／４≦Ｔ≦ｄ、  ｄ≦Ｌ≦２ｄ  ｄ≦Ｃ≦２ｄ  （ＩＩ）
（５）前記クリーニングブレードの物性が、ロックウエル硬度（ＪＩＳ  Ａスケール）が６０〜８０、３００％モジュラスが１００〜２５０ｋｇ／ｃｍ２、伸び率が３００〜５００％、引張強さ（ＪＩＳ  Ｚ２２４１）が２００〜５００ｋｇ／ｃｍ２、反発弾性率が４０〜７０％であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のクリーニング装置。
（６）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手段と、像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、像担持体上に形成されたトナー像を転写体に転写する手段、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手段を有する画像形成装置において、前記クリーニング手段は（１）〜（５）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画像形成装置。
（７）前記現像手段は製造工程あるいは製造後の工程において球形化したトナーを用いたことを特徴とする（６）に記載の画像形成装置。
（８）該球形化したトナーの円形度が０．９５〜１．００の範囲内であることを特徴とする（７）に記載の画像形成装置。
（９）前記トナーの体積平均粒径が１〜７μｍとなるように調製したことを特徴とする（６）〜（８）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１０）前記トナー粒子が、トナー母体粒子と外添剤からなり、該トナー母体粒子に対する該外添剤の被覆面積比率が１０％〜１００％となるように調製したことを特徴とする（６）〜（９）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１１）前記外添剤が、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のいずれかを少なくとも一種類以上含有することを特徴とする（６）〜（１０）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１２）像担持体と水との接触角が９０°以上であることを特徴とする（６）〜（１１）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１３）像担持体、クリーニング手段、及び帯電手段、露光手段、現像手段より選ばれる少なくとも一つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記クリーニング手段は（１）〜（５）のいずれかに記載のクリーニング装置であり、（６）〜（１２）のいずれかに記載の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−トリッジ。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
まず、本発明のクリーニング装置は像担持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、該クリーニングブレードにおける像担持体または中間転写体と接触する側の表面が粗面化されていることを特徴としており、その表面は下記条件式（Ｉ）をみたす多数の微細孔、あるいは下記条件式（ＩＩ）をみたす多数の微小凹凸部により形成されている。
【００１３】
ｄ／４≦Ｄ≦ｄ、  ｄ≦Ｗ≦２ｄ、  Ｆ≦２ｄ    （Ｉ）
Ｄ：微細孔の深さ、  Ｗ：微細孔の最小幅、  Ｆ：隣接する穴縁間の距離、  ｄ：トナー粒径
ｄ／４≦Ｔ≦ｄ、  ｄ≦Ｌ≦２ｄ                （ＩＩ）
Ｔ：微小凹凸部の高さ、  Ｌ：凹凸の平均距離，  ｄ：トナー粒径
【００１４】
さらに、本発明の前記クリーニング装置を有する画像形成装置およびプロセスカ−トリッジを有する画像形成装置は製造工程あるいは製造後の工程において球形化および小粒径化したトナー及び低表面エネルギー化した感光体を用いることを特徴とする。
【００１５】
次に、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に使用するクリーニングブレードの具体的な形状の一例を示した。該クリーニングブレードの感光体または中間転写体と接触する表面には多数の微細孔が形成されており、該微細孔は、図１の微細孔の断面説明図３に示すように、深さＤ、最小直径Ｗ、隣接する穴縁間の距離Ｆがトナー粒径ｄに対して下記条件式（Ｉ）を満たすように形成されている。
【００１６】
ｄ／４≦Ｄ≦ｄ、  ｄ≦Ｗ≦２ｄ、  Ｆ≦２ｄ  （Ｉ）
ここで、深さＤとは微細孔の断面方向の深さ、最小直径Ｗとは表面方向から観察した微細孔の最小の直径を表す。また隣接する穴とは表面上の微細孔が直線方向にのみ平行移動することにより接触することができる穴を表し、隣接する穴縁間の距離Ｆとは隣接する穴同士の最短距離のことを表す。
【００１７】
図２に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の図１と異なる形状の一例を示した。該クリーニングブレードの感光体または中間転写体と接触する表面には多数の微小凹凸が形成されており、該微小凹凸は図４に示すように高さＴおよび凹凸の波長Ｌ凸部一つの最大径Ｃが使用されるトナー粒径ｄに対して、下記条件式（ＩＩ）を満たすように形成されている。
ｄ／４≦Ｔ≦ｄ、  ｄ≦Ｌ≦２ｄ  ｄ≦Ｃ≦２ｄ  （ＩＩ）
【００１８】
上記クリーニングブレードは、図５に示すような成型用の型を用いることにより製造することができる。すなわち、クリーニングブレードの感光体または中間転写体と接触する表面に、対向する部分の金型５における突起部あるいは凹凸部６は、クリーニングブレード成型時に微細孔あるいは微小凹凸を形成したときに上記式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たすような形状に形成されており、該金型５を含む金型を用いて該クリーニングブレードは成型される。
【００１９】
本発明のクリーニングブレードは、ゴム弾性体、特にポリウレタンゴムが好適に用いられる。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、上記金型内に注入し、架橋硬化させた後、常温で熟成することによって製造される。また、本発明のクリーニングブレードの物性は、硬度（ＪＩＳ    Ａスケール）が６０〜８０、３００％モジュラスが１００〜２５０ｋｇ／ｃｍ２、伸び率が３００〜５００％、引張強さ（ＪＩＳ    Ｚ２２４１）が２００〜５００ｋｇ／ｃｍ２、反発弾性率が４０〜７０％であることが好ましい。また、通常の成型後に表面を研磨、切削することにより前記粗面化を達成することも可能である。
【００２０】
上記クリーニングブレードを使用したクリーニング装置の一例を図６に示した。図６においてクリーニング装置１１はクリーニングブレード１、ブレード支持部８、ローラー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。
クリーニング装置１１では、上記の感光体との接触面が粗面化されたクリーニングブレード１が配設されており、クリーニングブレード１に対して感光体７の回転方向上流側には、スポンジ等のローラー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が配設されている。
【００２１】
該補助クリーニング手段９は、転写残トナーを回収し、感光体上に再塗布し、余剰トナーを廃トナー回収手段１０に送る機能を有している。クリーニング装置１１が当接している感光体７は所定の速度で矢印の方向に回転し、転写残トナーの一部は補助クリーニング手段９により回収され、残りは図７のようにクリーニングブレード１によって掻き取られる。また、感光体７の位置に中間転写体を配置した場合でも同様の構成で効果が得られる。
【００２２】
本発明の特徴であるクリーニングブレードの感光体と接触する表面に形成された無数の微細孔は、下記条件式（Ｉ）を満たす範囲であることが好ましい。
ｄ／４≦Ｄ≦ｄ、  ｄ≦Ｗ≦２ｄ、  Ｆ≦２ｄ  （Ｉ）
Ｄ：深さ，  Ｗ：最小直径、  Ｆ：隣接する穴縁間の距離、  ｄ：トナー粒  径
【００２３】
上記条件を満たす場合には、特に球形化、小粒径化したトナーであっても図７のように微細孔にトナーが接触することによりクリーニングブレードとトナーの接触面積が増加して微細孔がトナーをホールドし、トナーのクリーニングブレード１へ潜り込む方向の回転を防ぎ、円滑にクリーニングを行うことができる。深さＤ、最小直径Ｗ、隣接する穴縁間の距離Ｆが上記範囲外であるときは、クリーニングブレード１がトナーを上手くホールドすることができず、トナーがすり抜けクリーニング不良が発生する。また、上記微細孔の代わりに無数の微小凹凸形成した場合でも略同様の効果を得られ、下記式（ＩＩ）を満たす範囲であることが好ましい。
【００２４】
ｄ／４≦Ｔ≦ｄ、  ｄ≦Ｌ≦２ｄ  （ＩＩ）
Ｔ：高さ、  Ｌ：凹凸の波長（図４参照）
この場合には、やはり微小凹凸がトナーをホールドし、トナーのクリーニングブレード１へ潜り込む方向の回転を防ぎ、円滑にクリーニングを行うことができ、高さＴ、凹凸の波長Ｌが上記範囲外のときはクリーニングブレード１がトナーを上手くホールドすることができず、トナーのすり抜けが発生する。また、感光体７の表面エネルギーを低くすることによってさらにトナーはクリーニングブレード１へ潜り込む方向に回転し難くなり、クリーニングを容易にすることができる。
【００２５】
また、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６のクリーニング装置１１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。
【００２６】
本発明の上記クリーニング手段を有する画像形成装置に用いられるトナーとしては、従来から用いられている構成材料から得られるトナーが全て使用できるが、製造工程あるいは製造後の工程において球形化したトナーが好適に用いられる。製造後の工程において球形化したトナーとは、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、製造工程において球形化したトナーとは、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。
【００２７】
本発明に用いられるトナーは球形に近い粒子が好ましく、平均円形度の値が０．９５以上のものが好ましい。円形度は次式で求められる値で、１に近いほど球形な粒子であることを示している。平均円形度は、各トナー粒子の円形度を平均した値である。トナーの円形度は、市販の画像解析装置を用いて光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察したトナー画像を解析する方法や、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００（シスメックス社製）にて測定することができる。
円形度＝トナー粒子と同面積の円の周囲長／トナー粒子の周囲長
トナーの平均円形度の値が０．９５未満では形状の不定性から付着力の分布がばらつき、転写率の低下が顕著となってしまう。
【００２８】
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を越えるものでは電子写真画像の高画質化の要求に対応するのが困難である。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
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、その形状は他部材との接触面積が均一化される球形であることが好ましい。
【００３１】
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１０〜１００％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１００％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。
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。
【００３２】
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７のようなブレードクリーニングを考えた場合、感光体７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を低減し、クリーニングを容易にすることが出来る。
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。
【００３３】
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方向に濃度分布を持たせて存在させる方法がある。
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。
【００３４】
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して、層方向に濃度分布を持たせればよい。
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、上記接触角の条件を満たすことが出来る。
以下、本発明の実施例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。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
実施例１に使用したトナー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を用いた。体積平均粒径は５．０（μｍ）、平均円形度は０．９５８５である。上記トナー粒子に、疎水化処理したシリカＡ（一次粒子径平均値２５ｎｍ、ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品）をトナー量の０．７重量％、疎水化処理したシリカＢ（一次粒子径平均値１２０ｎｍ、ヘキサメチルシラザンでの表面処理品）をトナー量の１．２重量％、疎水化処理した酸化チタンＡ（一次粒子径平均値１５ｎｍ、イソブチルトリメトキシシランでの表面処理品）をトナー量の１．２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。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。
【００４０】
次に、実施例１に使用したクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分に多数の微細孔が形成されており、微細孔の深さを２．５μｍ、最小直径を６．０μｍ、隣接する穴縁間の距離を５．０μｍとしたものである。
実施例に使用したクリーニングブレードは、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、金型内に注入し、架橋硬化させた後、常温で熟成することによって製造した。このとき使用した金型は図５に示すような成型用金型であり、クリーニングブレードの、感光体と接触する表面に対向する部分の金型５における突起部または凹凸部６を成型後のブレード表面が上記条件を満たすような形状に形成したものを使用した。
実施例に使用したクリーニングブレードの物性値を示す。
硬度（ＪＩＳ    Ａスケール）：７０、
３００％モジュラス：１３０ｋｇ／ｃｍ２、
伸び率：３７０％、
引張強さ（ＪＩＳ  Ｚ２２４１）：３５０ｋｇ／ｃｍ２、
反発弾性率：６０％
【００４１】
以上の条件でトナーおよびクリーニングブレードを、リコー製複写機Ｉｍａｇｉｏ    ＭＦ３５５０の改造機に使用し、複写後、ＣＣＤ顕微鏡カメラ（キーエンス社ハイパーマイクロスコープ）によってクリーニング後の感光体のトナー付着を観察、クリーニング時にトナーがブレードをすり抜けるクリーニング不良の評価を行った。また、同時にクリーニング不良に起因する不良画像の評価をべた白画像によって実施した。
【００４２】
感光体上のクリーニング不良の評価は評価見本と比較することによって５段階に評価した。各段階の評価はそれぞれ以下の状態を表す。
５：全くすり抜けがない
４：少数のすり抜けがあるが問題がない
３：すり抜けが見られるがほぼ問題がない
２：すり抜けが見られやや問題がある
１：すり抜けが多く問題がある
【００４３】
（比較例１）
比較例１に使用したクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分に多数の微細孔が形成されており、微細孔の深さを１０．０μｍ、最小直径を１２．０μｍ、隣接する穴縁間の距離を１２．０μｍとした、クリーニングブレードの成型方法及び物性値は実施例１と同様である。ただし、ブレード成型時に使用する金型５における突起部または凹凸部６は成形後のブレード表面が本例の条件を満たすような形状に形成したものを使用した。
その他、トナー及び画像形成装置の構成は実施例１と同様にした。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４４】
（実施例２）
実施例２に使用したクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分に多数の微小凹凸が形成されており、微小凹凸の高さを２．５μｍ、微小凹凸の波長を６．０μｍ、凸部１つの最大径を６．０μｍとした、クリーニングブレードの成型方法及び物性値は実施例１と同様である。ただし、ブレード成型時に使用する金型５における突起部または凹凸部６は成形後のブレード表面が本例の条件を満たすような形状に形成したものを使用した。
トナー及び画像形成装置の構成は実施例１と同様にした。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４５】
（比較例２）
比較例２に使用したクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分に多数の微小凹凸が形成されており、微小凹凸の高さを１０．０μｍ、微小凹凸の波長を１２．０μｍ、凸部１つの最大径を１２．０μｍとした、クリーニングブレードの成型方法及び物性値は実施例１と同様である。ただし、ブレード成型時に使用する金型５における突起部または凹凸部６は成形後のブレード表面が本例の条件を満たすような形状に形成したものを使用した。
その他、トナー及び画像形成装置の構成は実施例１と同様にした。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４６】
（実施例３）
実施例３では、トナー、クリーニングブレードの条件は実施例１と同様にし、さらに実施例１と同様の装置構成に加えて、感光体表面に潤滑剤を付与する潤滑材付与手段を設け、潤滑剤を固形化した潤滑剤ブロックを、スプリング等からなる加圧部材による押し付け力を受ける形で回転軸方向に感光体に加圧当接するように設置し、潤滑剤部材が感光体の回転により表面に微量ずつ塗布されように構成する。潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛を用いた。加圧部材の押しつけ圧力を可変にし、潤滑剤をクリーニングブラシに押しつける圧力の変化で塗布量を変化させることができ、塗布量を変化させることによって、感光体と水との接触角を９２°以上に保った。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４７】
（比較例３）
比較例３に使用するクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分が粗面化されていない従来のクリーニングブレードである。クリーニングブレードの成型方法または物性値は、実施例１と同様である。ただし、ブレード成型時に使用する金型５には突起部または凹凸部のないものを使用した。その他トナー及び装置構成は、実施例１と同様にした。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４８】
（比較例４）
比較例４に使用するクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分が粗面化されていない従来のクリーニングブレードである。装置構成は実施例３と同様に潤滑剤を付与する機構を設けた。トナーは実施例１と同様のトナーを用いた。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４９】
（評価結果）
【表１】
2004245881.tif 000003
表１から本発明による実施例のクリーニング装置および画像形成装置の使用によりクリ−ニング時のトナーのすり抜けによるクリーニング不良を防止でき、安定して良好な画像を得られることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に係るクリーニング手段は、クリーニングブレードにおける感光体または中間転写体と接触する表面部分が微細孔または微小凹凸によって粗面化されているため、クリーニング時に感光体等に残留するトナーをホールドし、トナーの回転によるブレードのすり抜けを防止することができる。特にすり抜けの起こり易い球形化、小粒径化されたトナーに対しても安定してクリーニングを行うことができる。
また、本発明は、上記クリーニング手段、球形化、小粒径化したトナー、低表面エネルギー化した感光体を装備した画像形成装置により、画像不良の少ない安定した高画質の画像を提供することができる。
【００５１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置で使用するクリーニングブレードの概略説明図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置で使用するクリーニングブレードの図１とは異なる形態の概略説明図である。
【図３】図１に示したクリーニングブレードの先端部を示す説明図である。
【図４】図２に示したクリーニングブレードの先端部を示す説明図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置に使用するクリーニングブレードの成形装置を示す説明図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置に使用するクリーニング手段およびプロセスカートリッジの使用状況を示す概略図である。
【図７】上記クリーニングブレード先端部の作用状況を示す概略図である。
【００４９】
【符号の説明】
１    クリーニングブレード
２    金型
３    金型
４    金型
５    金型
６    突起部、凹凸部
７    感光体
８    ブレード支持部
９    補助クリーニング手段
１０  廃トナー回収手段
１１  クリーニング装置
【図１】
2004245881.tif 000004
【図２】
2004245881.tif 000005
【図３】
2004245881.tif 000006
【図４】
2004245881.tif 000007
【図５】
2004245881.tif 000008
【図６】
2004245881.tif 000009
【図７】
2004245881.tif 000010