(57)【要約】【課題】  長期に亘って安定したクリーニング性能を保ち、画像流れも発生させず、高寿命、高画質、低ランニングコストの画像形成装置を提供すること。【解決手段】  像担持体は導電性支持体上に感光層を有し、該像担持体を温度２５℃、湿度５０％の環境下でビッカーズ四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｃｍ２ 以下であり、且つ、弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下であり、帯電手段は接触式ローラ部材であり、該接触式ローラ部材の回転軸と像担持体の回転軸は互いに交差し、その交差角をθ（°）、接触式ローラ部材と像担持体との長手方向の最小当接部幅をｎｍｉｎ（ｍｍ）とすると、   ０. ６≦１０４×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１                 （但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）となることを特徴とする。【選択図】  図１
2005164777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、定着手段を有する画像形成装置において、
像担持体は導電性支持体上に感光層を有し、該像担持体を温度２５℃、湿度５０％の環境下でビッカーズ四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｃｍ２以下であり、且つ、弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、
該帯電手段は接触式ローラ部材であり、該接触式ローラ部材の回転軸と該像担持体の回転軸は互いに交差し、その交差角をθ（°）、該接触式ローラ部材と該像担持体との長手方向の最小当接部幅をｎｍｉｎ
（ｍｍ）とすると、
０. ６≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
（但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）
となることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記接触式ローラ部材の前記像担持体に対する当接圧を３０（ｇ／ｃｍ）以上１００（ｇ／ｃｍ）以下としたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記クリーニング部材は、弾性を有して像担持体に接触するゴムブレードであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記接触式ローラ部材のアスカーＣ硬度が２０°以上６０°以下としたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体の表面層が分子内に連鎖重合性官能基を持つ化合物を含有していることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体の表面層に含有している分子内に連鎖重合性官能基を持つ化合物が正孔輸送化合物であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体の表面層の不飽和重合性官能基を持つ化合物を重合或は架橋させる硬化に際し、照射する放射線が電子線であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記クリーニング部材の像担持体移動方向上流側にクリーニング補助部材を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記クリーニング補助部材は回転可能なファーブラシであり、該接触式ローラ部材の回転軸と該像担持体の回転軸は互いに交差し、その交差角をθ（°）、該接触式ローラ部材と該像担持体との長手方向の最小当接部幅をｎｍｉｎ
（ｍｍ）とすると、
０. ３≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
（但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）
を満足することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記クリーニング補助部材は回転可能な多孔質弾性ローラであり、該接触式ローラ部材の回転軸と該像担持体の回転軸は互いに交差し、その交差角をθ（°）、該接触式ローラ部材と該像担持体との長手方向の最小当接部幅をｎｍｉｎ
（ｍｍ）とすると、
０. ２≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
（但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）
を満足することを特徴とする請求項８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、電子写真システムを用いて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に感光ドラムの表面上に残留する残留トナーを清掃する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、複写機、プリンタ、ファクシミリのように画像を紙等の記録媒体に記録する画像形成装置では、画像を記録媒体に記録するシステムとして、電子写真システムが採用されている。電子写真システムは、表面に感光物質が塗布された感光ドラムを像担持体とする。
【０００３】
先ず、感光ドラムの表面が一様に帯電された後に、感光ドラムの表面にレーザ光が照射され、照射された部分と照射されなかった部分との間に電位差が与えられる。次に、現像剤に含まれる帯電したトナーが感光ドラムの表面に付着することによって、感光ドラムの表面上にトナー像が形成される。その後、そのトナー像が記録媒体に転写され、記録媒体上に画像が形成される。
【０００４】
感光ドラム表面を一様帯電処理する手段としてはコロナ放電装置や接触帯電装置が一般に利用されている。コロナ放電装置は、像担持体等の被帯電体面を所定の電位に一様に帯電処理する手段として有効なものであるが、高圧電源を必要とする、オゾンの発生がある等の問題点を有している。接触帯電装置は電圧を印加した導電性帯電部材を被帯電体面に接触させることにより被帯電体面に電荷を直接に注入して所定の電位に帯電させるもので、電源の低圧化が図れる、オゾンの発生をみてもコロナ放電装置に比べ微量である、構成が簡素である、メンテナンスフリーである等の特長を有している。
【０００５】
又、このような電子写真システムにおけるクリーニングとしては、感光ドラムの表面がトナー像形成用に何度も繰り返し使用されるため、記録媒体へのトナー像の転写後に、記録媒体に転写されないで感光ドラムの表面に残る残留トナーを充分に除去することが必要となる。
【０００６】
残留トナーを除去する方法としては、従来から幾多の提案がなされているが、弾性材料から成るカウンターブレードであるクリーニングブレードを感光ドラムの表面に当接して、残留トナーを掻き落とす方法が、低コストであり、電子写真システム全体を簡単でコンパクトな構成にでき、トナー除去効率も優れているので、広く実用化されている。クリーニングブレードの材料としては、高硬度でしかも弾性に富み、耐摩耗性、機械的強度、耐油性、耐オゾン性等に卓越しているウレタンゴムが一般的に用いられている。
【０００７】
クリーニングブレードの物性や像担持体への当接の仕方は、転写残トナーの像担持体への付着度合いによるクリーニングのし易さや像担持体の表面性等にも大きく左右される。又、トナー形状、粒径、材質等の物性によってもクリーニング性は大きく影響を受けるため、それに適したブレードを選択し、像担持体に対して適正な角度、当接荷重に設定する必要がある。実際のクリーニングブレードの選定や設定では、試行錯誤を繰り返して最適条件を見出しているのが現状である。
【０００８】
最近では、出力機器の高画質化、低ランニングコスト化等の要求が強まり、上記電子写真システムで用いられる像担持体である感光ドラムとしては、高分解能の必要性から、より感光層膜厚の薄いものが使用され、又、その上で、低ランニングコスト化のために感光ドラム自身の寿命を長くする必要性から、感光体表面の電気・機械的強度や対磨耗性向上が図られている。
【０００９】
しかし、そのような感光ドラムを用いる画像形成装置には、以下のような課題が発生した。
【００１０】
高強度、耐磨耗性の高い高耐久感光ドラムが使用されようになったため、特に感光層の表面磨耗量がテーバー磨耗試験器で２ｍｇ以下という対磨耗性の非常に高い感光ドラムを使用する場合、感光ドラム表面が削れることによるリフレシュがされなくなり、帯電等での電気的ダメージや放電生成物の付着等による表面劣化、クリーニングブレード等との摺擦による機械的ダメージ等が長期的に蓄積し、感光ドラム表面の滑り性（特に、対クリーニングブレード）が低下し、クリーニングブレードのビビリや鳴き、捲れ等が発生し易くなってくる。
【００１１】
更に、感光体表面が削れないため、放電生成物の除去がなされず、画像流れが発生してくるという問題が生じた。
【００１２】
そこで、このような問題点を解決するために、これまでに様々な手法が考えられ、例えば特許文献１，２のような手法が知られている。
【特許文献１】実公平１−３４２０５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１００７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
例えば、特許文献１に記載されているようなヒータによる加熱で水分吸着による感光体表面の低抵抗化を防いで画像流れを防止するという手法がある。
【００１４】
しかしながら、ヒータを設けることは熱制御手段等も必要となり、その構成が煩雑化するのみならず、特に複写機、プリンタの小型化、パーソナル化の中でヒータを用いると、システムが複雑になってしまう。
【００１５】
又、ヒータの昇温には一定の時間を要し、電源を入れてからプリントするまでの時間（ウォームアップタイム）が長く、そのための消費電力を要する。更に、感光体を加熱すると、トナーのＴＧ温度（ガラス転移温度）近くまで昇温されるために、感光体表面にトナーが固着してしまうという種々の問題が発生する。
【００１６】
又、別の手法として、特許文献２に記載されているような弾性ローラによる感光体表面の摺擦でコロナ生成物を取り除く方法等が用いられている。この方法では、摺擦力は十分に発揮されるが、感光ドラム表面から掻き取り、自身に付着したトナーを更に他の手段で掻き取らないと、いつまでもローラに連れ回って感光ドラムとローラ間で摺擦を繰り返され、融着を起こしてしまう。
【００１７】
又、逆に、十分にローラ表面からの掻き取りがなされたとすると、転写残トナーが少ない場合、感光ドラム表面に対してローラ表面が直接接触、摺擦されて感光ドラム表面が傷付いてしまうことがあった。
【００１８】
更に、ファーブラシをクリーニング補助部材として用いることにより、クリーニング性を向上させるという手法もある。これは、感光体表面が耐久後劣化してきた状態でも定常的に転写残トナーをクリーニングブレードに供給することにより、ビビリや鳴き、捲れを防ぐのに有効な手段である。
【００１９】
又、静電的に感光体表面に付着した転写残トナーを感光体から一旦掻き取り撹乱することができるため、摺り抜けに対しても強くなる。
【００２０】
しがし、感光体表面の放電生成物の蓄積に伴う画像流れまでは防ぎ切れない場合が多い。本課題のような感光体の磨耗レートが非常に小さい系で画像流れを発生させないためには感光体表面を強く摺擦する必要があり、そのためにはファーブラシ繊維径を太くする、毛足を短くして感光体に対する当接圧を強くする、感光体との周速差を大きくする等といった構成としなければならない。
【００２１】
しかしながら、ファーブラシをそのような構成とすると、感光体表面にキズが発生してしまうといった問題が新たに生じ易くなり、両立が難しくなっている。又、ファーブラシ中のトナーをスクレーパー部材等により適切に取り除く必要があり、さもないとトナーによる目詰まりが起こってしまう。
【００２２】
そこで、クリーニングブレードに供給する転写残トナーを十分確保しつつ適度にファーブラシ上のトナーを掻き落とさなければならないため、スクレーパーの設定を適正化する必要がある。又、前述のようにファーブラシの当接圧、周速等も適正化する必要があり、設計事項が多くなってしまう。
【００２３】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、高耐久（高強度、高耐磨耗性）感光体を用いながらも、長期に亘って安定したクリーニング性能を保ち、画像流れも発生させず、高寿命、高画質、低ランニングコストの画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、少なくとも、帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、定着手段を有する画像形成装置において、像担持体は導電性支持体上に感光層を有し、該像担持体を温度２５℃、湿度５０％の環境下でビッカーズ四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｃｍ２ 以下であり、且つ、弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、該帯電手段は接触式ローラ部材であり、該接触式ローラ部材の回転軸と該像担持体の回転軸は互いに交差し、その交差角をθ（°）、該接触式ローラ部材と該像担持体との長手方向の最小当接部幅をｎｍｉｎ（ｍｍ）とすると、
０. ６≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
（但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）
となることを特徴とする。
【００２５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記接触式ローラ部材の前記像担持体に対する当接圧を３０（ｇ／ｃｍ）以上１００（ｇ／ｃｍ）以下としたことを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載発明は、請求項１記載の発明において、前記クリーニング部材は、弾性を有して像担持体に接触するゴムブレードであることを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記接触式ローラ部材のアスカーＣ硬度が２０°以上６０°以下としたことを特徴とする。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記像担持体の表面層が分子内に連鎖重合性官能基を持つ化合物を含有していることを特徴とする。
【００２９】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記像担持体の表面層に含有している分子内に連鎖重合性官能基を持つ化合物が正孔輸送化合物であることを特徴とする。
【００３０】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記像担持体の表面層の不飽和重合性官能基を持つ化合物を重合或は架橋させる硬化に際し、照射する放射線が電子線であることを特徴とする。
【００３１】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記クリーニング部材の像担持体移動方向上流側にクリーニング補助部材を有することを特徴とする。
【００３２】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記クリーニング補助部材は回転可能なファーブラシであり、該接触式ローラ部材の回転軸と該像担持体の回転軸は互いに交差し、その交差角をθ（°）、該接触式ローラ部材と該像担持体との長手方向の最小当接部幅をｎｍｉｎ（ｍｍ）とすると、
０. ３≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
（但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）
を満足することを特徴とする。
【００３３】
請求項１０記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記クリーニング補助部材は回転可能な多孔質弾性ローラであり、該接触式ローラ部材の回転軸と該像担持体の回転軸は互いに交差し、その交差角をθ（°）、該接触式ローラ部材と該像担持体との長手方向の最小当接部幅をｎｍｉｎ（ｍｍ）とすると、
０. ２≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
（但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）
を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、少なくとも帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、定着手段を有する画像形成装置において、像担持体は導電性支持体上に感光層を有し、該像担持体を温度２５℃、湿度５０％の環境下でビッカーズ四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｃｍ２ 以下であり、且つ、弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、該帯電手段は接触式ローラ部材であり、該接触式ローラ部材の回転軸と該像担持体の回転軸は互いに交差し、その交差角をθ（°）、該接触式ローラ部材と該像担持体との長手方向の最小当接部幅をｎｍｉｎ
（ｍｍ）とすると、
０. ６≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
（但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）
となる構成を採ることにより、長期に亘って画像流れやクリーニングブレードのビビリ、鳴き、捲れ等の発生しない安定したクリーニングを行うことができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置の実施の形態１について図を用いて説明する。図１は本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【００３７】
［全体構成］
図１に示す画像形成装置１は、電子写真方式のカラー複写機であって、図示しないコンピュータ等から送られた画像信号に従って記録媒体Ｓに画像を形成するものである。画像形成装置１の像担持体２はＯＰＣ等の感光材料をアルミニウム等のシリンダ状の基体の外周面に塗布して形成している。
【００３８】
像担持体２は、２００ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転駆動しつつ、接触帯電手段としての帯電手段３によって暗部電位ＶＤとして約−６００Ｖに一様帯電される。次に、これにレーザ発振器４が画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービーム５を走査露光し、像担持体２上に明部電位ＶＬとして約−２００Ｖの静電潜像が形成される。
【００３９】
このように形成された静電潜像は、回転現像装置６によって現像剤であるトナーにより現像、可視化される。この回転現像装置６は、第１色目のトナーとしてイエロートナーが内包された第１の現像装置６ｙ、第２色目のトナーとしてマゼンタトナーが内包された第２の現像装置６ｍ、第３色目のトナーとしてシアントナーが内包された第３の現像装置６ｃ、第４色目のトナーとしてブラックトナーが内包された第４の現像装置６ｋを一体化した構成となっている。
【００４０】
先ず、前記第１の静電潜像は、第１色目のトナーとしてイエロートナーが内包された第１の現像装置６ｙによって現像、可視像化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法等が用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。本実施の形態においては非磁性トナーによる２成分現像法を用いている。
【００４１】
可視像化された第１色目のトナー像は、回転駆動される第２の像担持体としての中間転写体７と対向する第１の転写部位７ａにおいて、中間転写体７の表面に静電転写（一次転写）される。中間転写体７は導電弾性層と離型性を有する表層とから形成され、搬送可能な最大記録媒体の長さよりも若干長い周長を有し、前記像担持体２に対して所定の押圧力を以って圧接されつつ、像担持体２の周速度と略等速の周速度を以って像担持体２の回転方向に対して逆方向（即ち、接触部位では同方向）に回転駆動される。
【００４２】
中間転写体７がシリンダ部に高圧電源７ｃによってトナーの帯電極性とは逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されることにより、中間転写体７表面にトナー像が一次転写される。一次転写が終了した像担持体２表面に残留したトナーは、後述するクリーニング装置８によって除去される。続いて、前記工程を各色について繰り返し、中間転写体７上に４色のトナー像を転写、重畳する。
【００４３】
カセット９には記録媒体Ｓが積載されており、ピックアップローラ１０によって１枚ずつに分離給送され、レジストローラ対１１によって斜行を矯正された後に転写部位７ｂに到達する。そこで中間転写体７表面に対して離間状態にあった転写ベルト１２が所定の押圧力を以って中間転写体７表面に圧接、回転駆動される。転写ベルト１２は、バイアスローラ１２ａ、テンションローラ１２ｂによって張架されており、バイアスローラ１２ａには高圧電源１２ｃによってトナーの帯電極性とは逆極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されている。
【００４４】
これにより第２の転写部位７ｂに所定のタイミングで搬送されてきた記録媒体表面に中間転写体７上のトナー像が一括転写（二次転写）され、その後、定着手段１４に送られて熱と圧力を加えられることにより画像を定着した後に、排出ローラ対１５によって機外に排出される。尚、二次転写が終了した中間転写体７の表面に残留したトナーは、所定のタイミングで中間転写体７表面に当接状態となる中間転写体クリーニング装置１３により除去される。
【００４５】
［像担持体］
本発明における像担持体である感光体について以下に説明する（以下、像担持体を感光体、若しくは感光ドラムと称する）。
【００４６】
本発明に使用される感光体は少なくても表面層が重合或は架橋し、硬化させた化合物を含有している電子写真感光体であり、その硬化手段は熱や可視光、紫外線等の光、更に放射線を用いることができる。従って、本発明における表面層を形成する手は、表面層用の重合或は架橋し硬化させることができる化合物を融解・含有している塗布溶液を用い、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、スピンコーティング等により塗工し、これを前記硬化手段により硬化するという手順となる。感光体を効率良く大量生産するには、含浸コーティング法が最良であり、本発明においても浸漬塗布法を採用することができる。
【００４７】
感光体の構成は外径約６２ｍｍの導電性基体上に、電荷発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の層に含有する層構成の単層型、或は電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有合する電荷輸送層を、この順に、又は逆の順に積層した構成の積層型の何れかである。更に、前記感光層上に表面保護層を形成することも可能である。
【００４８】
本発明は、少なくとも感光体の表面層が、熱や可視光、紫外線等の光、更に放射線により重合或は架橋し硬化させることができる化合物を含有していれば良い。但し、感光体としての特性、特に残留電位等の電気的特性及び耐久性の点より電荷発生層／電荷輸送層を、この順に積層した機能分離型の感光体構成、又はこの構成で積層された感光層上に表面保護層を形成した構成が好ましい。
【００４９】
本発明において、表面層の重合或いは架橋させる化合物の硬化法は、感光体特性の劣化なく残留電位の上昇が起こらず、十分な硬度を示すことができる点で、放射線を用いることが好適である。
【００５０】
この際、使用する放射線とは電子線及びガンマ線である。電子線を照射する場合、加速器としてスキャニング型、エレクトロンカーテン型、ブロードビーム型、パルス型及びラミーナ型等の何れの形式も使用することができる。電子線を照射する場合に、本発明の感光体における電気特性及び耐久性能を発現する上で、その照射条件は、加速電圧は２５０ｋＶ以下が好ましく、最適には１５０ｋＶ以下である。又、照射線量は好ましくは１０ｋＧｙ〜１０００ｋＧｙの範囲、より好ましくは３０ｋＧｙ〜５００ｋＧｙの範囲である。因に、加速電圧が上記を超えると感光体特性に対する電子線照射のダメージが増加する傾向にある。又、照射線量が上記範囲より少ない場合には硬化が不十分となり易く、線量が多い場合には感光体特性の劣化が起こり易いので注意が必要である。
【００５１】
重合或は架橋し硬化させることができる表面層用化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、硬化後に達成される硬度の高さの点から、分子内に不飽和重合性官能基を持つものが好ましく、更にその中でもアクリル基、メタクリル基及びスチレン基を持つ化合物が特に好ましい。
【００５２】
本発明における不飽和重合性官能基を有する化合物とは、その構成単位の繰り返しより、モノマーとオリゴマーに大別される。モノマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返しがなく、比較的分子量の小さいものを示し、オリゴマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返し数が２〜２０程度の重合体である。又、ポリマー又はオリゴマーの末端のみに不飽和重合性官能基を有するマクロノマーも本発明の表層用の硬化性化合物として使用可能である。
【００５３】
又、本発明における不飽和重合性官能基を有する化合物は、表面層として必要な電荷輸送機能を満足するために、前記化合物が電荷輸送化合物であると更に好ましい。中でも、正孔輸送機能を持った不飽和重合性化合物であることが更に好ましい。
【００５４】
次に、本発明による電子写真感光体の感光層について説明する。
【００５５】
電子写真感光体の支持体としては導電性を有するものであれば良く、例えばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレス等の金属や合金をドラム又はシート状に形成したもの、アルミニウム及び銅等の金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化錫等をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独又は結着樹脂と共に塗布して導電層を設けた金属又はプラスチックフィルム及び紙等が挙げられる。
【００５６】
本発明においては、導電性支持体の上にはバリアー機能と接着機能を持つ下引き層を設けることができる。
【００５７】
下引き層は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、又、感光層の電気的破壊に対する保護等のために形成される。下引き層の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド、Ｎ−メトキシメチル化６ナイロン、共重合ナイロン、にかわ及びゼラチン等が使用可能である。これらはそれぞれに適した溶剤に溶解されて支持体上に塗布される。その際の膜厚としては０.１〜２μｍが好ましい。
【００５８】
本発明の感光体が機能分離型の感光体である場合は電荷発生層及び電荷輸送層を積層する。電荷発生層に用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル、ピリピウム、チアピリリウム系染料、又、各種の中心金属及び結晶系、具体的には例えばα，β，γ，ε及びＸ型等の結晶型を有するフタロシアニン系化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、クナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニン及び特開昭５４−１４３６４５号公報に記載のアモルファスシリコン等が挙げられる。
【００５９】
機能分離型感光体の場合、電荷発生層は前記電荷発生物質を０. ３〜４倍量の結着樹脂及び溶剤と共にホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター及びロールミル等の手段で良く分散し、分散液を塗布し、乾燥させて形成されるか、又は前記電荷発生物質の蒸着膜等、単独組成の膜として形成される。その膜厚は５μｍ以下であることが望ましく、特に０.１〜２μｍの範囲内であることが好ましい。
【００６０】
結着樹脂を用いる場合の例は、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン等のビニル化合物の重合体及び共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００６１】
本発明における前記不飽和重合性官能基を有する正孔輸送性化合物は、前述した電荷発生層上に、電荷輸送層として、若しくは電荷発生層上に電荷輸送層と結着樹脂から成る電荷輸送層を形成した後に、表面保護層として用いることもできる。
【００６２】
表面保護層として用いた場合、その下層に当たる電荷輸送層は適当な電荷輸送物質、例えばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリスチルアントラセン等の複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサドール、トリアゾール、カルバゾール等の複素環化合物、トリフェニルアミン等のトリアリールアミン誘導体、フェニレジンアミン誘導体、Ｎ−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体等の低分子化合物等を適当な結着樹脂（前述の電荷発生層用樹脂な中から選択できる）と共に溶剤に分散／溶解した溶液を前述の公知の方法によって塗布、乾燥して形成することができる。この場合の電荷輸送物質と結着樹脂の比率は、両者の全重量を１００とした場合に電荷輸送物質の重量が３０〜１００が望ましく、好ましくは５０〜１００の範囲で適宜選択される。電荷輸送層の量がそれ以下であると電荷輸送能が低下し、感度低下及び残留電位の上昇等の問題点が生ずる。この場合にも感光層の厚みは５〜３０μｍの範囲であり、このときの感光層の膜厚とは、電荷発生層、電荷輸送層及び表面保護層各々の膜厚を合計したものである。
【００６３】
何れの場合も表面層の形成方法は、前記正孔輸送性化合物を含有する溶液を塗布後、重合／硬化反応させるのが一般的であるが、前もって該正孔輸送性化合物を含む溶液を反応させて硬化物を得た後に再度溶剤中に分散或は溶解させたもの等を用いて、表面層を形成することも可能である。これらの溶液を塗布する方法は、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、及びスピンコーティング等が知られているが、効率性／生産性の点からは浸漬コーティング法が好ましい。又、蒸着、プラズマその他の公知の製膜方法が適宜選択できる。
【００６４】
本発明における表面保護層中には導電性粒子を混入させても良い。
【００６５】
導電性粒子としては、金属、金属酸化物及びカーボンブラック等が挙げられる。金属としては、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、ステンレス及び銀等、又、これらの金属をプラスチックの粒子の表面に蒸着した物等が挙げられる。金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズ及びアンチモンをドープした酸化ジルコニウム等が挙げられる。これらは単独で用いることも、２種以上を組み合わせて用いることもできる。２種以上を組み合わせる場合には、単に混合しても、固溶体や融着の形にしても良い。
【００６６】
本発明に用いられる導電性粒子の平均粒径は保護層の透明性の点で０. ３μｍ以下であることが好ましく、特には０．１μｍ以下であることが望ましい。
【００６７】
又、本発明においては上述したような導電性粒子の中でも透明性等の点で金属酸化物を用いることが特に好ましい。
【００６８】
前記表面保護層中の導電性金属酸化物粒子の割合は、直接的に表面保護層の抵抗を決定する要因の１つであり、保護層の抵抗は１０１０〜１０１５Ω・ｃｍの範囲であることが好ましい。
【００６９】
本発明における表面層中にはフッ素原子含有樹脂粒子を含有することができる。
【００７０】
フッ素原子含有樹脂粒子としては、４フッ化チレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、６フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、２フッ化２塩化エチレン樹脂及びこれらの共重合体の中から１種或は２種以上を適宜選択するのが好ましいが、特に、４フッ化エチレン樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。樹脂粒子の分子量や粒径は適宜選択することができ、特に制限されるものではない。
【００７１】
前記表面層中のフッ素原子含有樹脂の割合は、表面層全重量に対して５〜７０重量％が好ましく、より好ましくは、１０〜６０重量％である。フッ素原子含有樹脂粒子の割合が７０重量％より多いと表面層の機械的強度が低下し易く、フッ素原子含有樹脂粒子の割合が５重量％より少ない表面層の表面の離型性、表面層の対磨耗性や対傷性が充分ではなくなることがある。
【００７２】
本発明においては、分散性、結着性及び対候性を更に向上させる目的で、前記表面層中にラジカル補足剤や酸化防止剤等の添加物を加えても良い。
【００７３】
本発明に用いる表面保護層の膜厚は０．２〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．５〜６μｍの範囲である。
【００７４】
又、本発明におけるＨＵ（ユニバーサル硬さ値）及び弾性変形率は、圧子に連続的に荷重を掛け、荷重下での押し込み深さを直読し連続的硬さを求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Fischer 社製）を用いて測定した。圧子は対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。荷重の条件は最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１ｓの保持時間で２７３点）測定した。
【００７５】
ＨＵ（ユニバーサル硬さ値：以下ＨＵと呼ぶ）は、６ｍＮで押し込んだときの同荷重下での押し込み深さから下記式（１）によって規定される。
【００７６】
ＨＵ＝試験荷重（Ｎ）／試験荷重でのビッカース圧子の表面積（ｍｍ２）
＝０．００６／２６．４３ｈ２ （Ｎ／ｍｍ２ ）    （１）
ｈ：試験荷重下出の押し込み深さ（ｍｍ）
弾性変形率は圧子が膜に対して行った仕事量（エネルギー）、即ち圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めたものであり、下記式（２）からその値は求まる。
【００７７】
ここで、Ｗｔ（ｎＷ）は全仕事量で、Ｗo （ｎＷ）は弾性変形の仕事量である。
【００７８】
弾性変形率Ｗｅ＝Ｗo ／Ｗｔ×１００（％）        （２）
前述のように、有機電子写真感光体に求められる性能として機械的劣化に対する耐久性の向上が挙げられる。一般的に膜の硬度は外部応力に対する変形量が小さいほど高く、電子写真感光体も当然のながら鉛筆硬度やビッカース硬度が高いものが機械的劣化に対する耐久性が向上すると考えられている。
【００７９】
しかしながら、これらの測定により得られる硬度が高いものが必ずしも耐久性の向上を望めた訳ではなかった。
【００８０】
本発明者は、鋭意検討の末、ＨＵと弾性変形率の値が或る範囲の場合に感光体表面層の機械的劣化が起り難くなることを見出し、本発明に至った。即ち、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだときのＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２ 以下であり、且つ、弾性変形率が４０％以上６５％以下である電子写真感光体を用いることによって飛躍的に向上した。
【００８１】
本実施系に用いられる像担持体である感光体表面の磨耗量はテーバー磨耗試験器では２ｍｇ以下であるが、６ｍｇ以下であれば、十分に効果が得られる。テーバー磨耗試験の試験方法は、テーバー磨耗試験機（Y.S.S.Taber ：安田製作所製）の試料台にサンプルを装着し、２個の表面にラッピングテープ（富士フィルム製、品名：Ｃ２０００）を装着したゴム製の磨耗輪（ＣＳ−０）の各々荷重５００ｇｒを掛け、１０００回転後のサンプルの重量減少を精密天秤にて測定する方法である。
【００８２】
［現像剤］
本実施の形態に係る画像形成装置に用いられる現像剤は、重合法により生成される非磁性の重合トナーと、樹脂磁性キャリアとの混合物である２成分現像剤である。現像剤のＴ／Ｄ比は８％であり、樹脂磁性キャリアとしては、１キロエルステッドの磁気中の磁化量が１００ｅｍｕ／ｃｍ３であり、且つ、個数平均粒径が４０μｍであって、更に比抵抗が１０１３Ω・ｃｍのものが使用される。
【００８３】
一般に、重合トナーは、粉砕トナーと比較して球形度合が高い。トナー粒子の形状の球形度合は、下記の式（１）から算出される形状係数ＳＦ−１とＳＦ−２を用いて表される。トナーの形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２は、日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いてトナー像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をニレコ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）によって解析し、下記式（１）より算出される。
【００８４】
【数１】
2005164777.tif 000003
（ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＰＥＲＩ：周長）
トナーの形状係数のうち、ＳＦ−１は球形度合を示し、ＳＦ−１が１００である場合には、トナーは真球であり、ＳＦ−１が１００〜１４０である場合には、トナーは略球形である。ＳＦ−１が１４０よりも大きい場合には、トナーは略球形から徐々に不定形になる。又、形状係数ＳＦ−２は、トナー粒子表面の凹凸度合を示し、ＳＦ−２が１００〜１２０の場合には、トナーの表面が円滑であることを示し、ＳＦ−２が１２０よりも大きい場合には、トナーの表面の凹凸が顕著になる。
【００８５】
本実施の形態に係る画像形成装置において用いられる重合トナーとしては、平均粒径が６μｍ以上１０μｍ以下であり、形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０であり、ＳＦ−２が１００〜１２０である略球形トナーが、高転写効率を維持するためには好ましい。
【００８６】
本実施の形態で用いたトナーは、重合法によって製造され、環境変動に対する被帯電性能安定化や流動性の向上のためにシリカや酸化チタン等を外添している。
【００８７】
尚、本実施の形態においては、転写性の良好な球形トナーとして重合法によるものを記載したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば従来の機械的な粉砕分級法にて作製したものに熱的、若しくは機械的な後処理を施して丸くしたトナーを用いることでも良い。
［クリーニング装置］
図３及び図５にクリーニングブレードに関する図を示す。
【００８８】
クリーニングブレード８ａは板金８ｆの先端部に一体的に保持されたポリウレタンゴムから成り、感光体２に対して所定の侵入量δ、設定角θの条件で当接されている。本実施の形態では、試行錯誤を繰り返して最適条件を見出した結果、ゴム硬度としては５０〜８５°（ＪＩＳＡ）が好ましく、更には６０〜８０°（ＪＩＳＡ）が好ましく、本実施の形態では７０°（ＪＩＳＡ）のものを用い、θ＝２２°、δ＝１．０の設定で、感光体２への当接圧が約４０ｇ／ｃｍとなっている。
【００８９】
［帯電］
図２に帯電ローラと感光体との正面図、断面図、真上から見た図を示す。
【００９０】
本実施の形態における帯電手段である可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ３は、芯金上にゴム或は発泡体の中抵抗層を形成することにより作製される。中抵抗層は、樹脂（本実施の形態ではウレタン）、導電性粒子（例えばカーボンブラック）、硫化剤、発泡剤等により処方され、芯金の上にローラ状に形成した。その後、表面を研磨した。
【００９１】
ここで、接触帯電部材である帯電ローラ３は電極として機能することが重要である。つまり、弾性を持たせて被帯電体との十分な接触状態を得ると同時に、移動する被帯電体を充電するに十分低い抵抗を有する必要がある。一方では被帯電体にピンホール等の低耐圧欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要がある。
【００９２】
被帯電体として電子写真用感光体を用いた場合、十分な帯電性と耐リークを得るには１０４〜１０７Ωの抵抗が望ましく、本実施の形態では１０６ Ωを用いている。帯電ローラ３の抵抗値は以下のように測定した。プリンタの感光体１をアルミニウム製のドラムと入れ替える。その後に、アルミニウム製ドラムと帯電ローラ３の芯金２１間に１００Ｖの電圧を掛け、そのときに流れる電流値を測定することにより、帯電ローラ３の抵抗値を求めた。又、本抵抗測定は温度２５℃、湿度６０％の環境下で行った。
【００９３】
帯電ローラ３の硬度は、硬度が低過ぎると形状が安定しないために被帯電体との接触性が悪くなり、高過ぎると被帯電体との間に帯電ニップ部Ｎを確保できないだけでなく、被帯電体表面へのミクロな接触性が悪くなるので、アスカーＣ硬度で２０度〜６０度が好ましい範囲であり、本実施の形態では５０度を使用した。
【００９４】
帯電ローラ３の材質としては、弾性発泡体に限定するものではなく、弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、これらを発泡させたものが挙げられる。又、特に導電性物質を分散しないで、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
【００９５】
この帯電ローラ３は、その長手方向両端部において芯金３ａが軸受２２により支持されつつ感光ドラム１と並行に配設されるととともに、軸受１２に付随する加圧部材としてのバネ２３により感光ドラム１表面に対し圧接される。このときの感光ドラム２表面に対する最低当接圧は、３０（ｇ／ｃｍ）以上１００（ｇ／ｃｍ）以上が好ましい。３０（ｇ／ｃｍ）以であると感光ドラム２と帯電ローラ３との当接ニップが不安定となり、安定した放電が行えなくなる。
【００９６】
一方、１００（ｇ／ｃｍ）以上であると当接ニップに異物を挟み込んでしまった場合に感光ドラムにキズを付けてしまう恐れがある。本実施の形態では、当接圧をおよそ５０［ｇ／ｃｍ］に設定している。ドラム１の移動方向における感光ドラム２と帯電ローラ３の接触幅ｎ（ニップ幅）は、３ｍｍ以下である。当接圧は、ローラ２の長手方向における単位長さ当たりの線圧で表わしているが、接触幅が３ｍｍ以下程度では、接触面積が非常に小さいので単位面積当たりの圧力よりも線圧で表わす方が測定し易さの点からみても適切である。
【００９７】
この当接圧の測定方法としては、感光ドラム２と帯電ローラ３との当接ニップ領域にＳＵＳから成る２枚の薄板を挿入し、その幅が１［ｃｍ］である薄板を引き抜く際に要する力をバネばかりで計測することにより得るものとした。そして、帯電ローラ３は、感光ドラム１の回転とともに矢印の方向に従動回転する。
【００９８】
又、帯電ローラ３の回転軸には図２に示すように感光ドラムの回転軸に対し角度θ°の交差角を設けてある。交差角を設ける目的は、外添剤等からの帯電ローラの汚染をできるだけ拡散させ、局所的に発生する帯電不良を防ぐという目的もあるが、本発明の場合、その摺擦力に期待している。即ち、帯電ローラと感光ドラムの回転方向のベクトルが異なるため、そのニップ部において摺擦力が発生する。この摺擦力は帯電ローラのニップ幅ｎと交差角θに依存し、θ×ｎの値が大きいほど摺擦力が強いことを意味する。
【００９９】
上述の帯電ローラは感光体の回転に伴って従動で回転する。帯電ローラには、帯電用高圧電源から周波数１．８ｋＨｚ、総電流２０００μＡの定電流制御され、重畳されるＤＣバイアスによって感光体電位が決定される。
【０１００】
上述したような構成で、帯電ローラニップ幅ｎ、交差角θ、をそれぞれ振り、又、上述した作成法で作製した感光ドラム特性としてＨＵ、Ｗｅが異なる種々の感光ドラムを用意し、画像流れ、クリーニング性に関する実験を行った。
【０１０１】
結果を述べると、
０. ６≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
（但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）
を満足する構成であると、２０ｋ枚の耐久試験においても画像流れが発生せず、又、ビビリや捲れが発生せず、良好にクリーニングできた。ここで、ｎｍｉｎは帯電ローラニップ幅の長手方向における最小ニップ幅を意味している。帯電ローラに交差角を設けると、感光ドラムの曲率の関係から帯電ローラ端部の感光ドラムに対する接触が悪くなってしまう。そこで、良好な帯電性を維持するために１≦ｎｍｉｎ≦３の範囲で実験を行っている。
【０１０２】
又、ドラム特性としてのＨＵが大きいものほど硬度が高く、その表面は削れにくい。更に、弾性変形率Ｗｅもその数値が高いほど削れにくいという特性を持っている。即ち、ＨＵ×Ｗｅは感光ドラム表面の削れにくさを表す指標であり、その値が大きいほど削れにくいことを意味している。
【０１０３】
図６にθ×ｎｍｉｎ とＨＵ×Ｗｅとの関係を示すグラフを示す。横軸の数値６７５０は１５０≦ＨＵ≦２２０、４０≦Ｗｅ≦６５の範囲でのＨＵ×Ｗｅが最小となる値、即ち感光ドラムとしては最も削れ易い条件、１４３００はＨＵ×Ｗｅが最大となる値、即ち感光ドラムとしては最も削れにくい条件である。ここで塗り潰してある領域が、
０. ６≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ/（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
を満足する領域であり、画像流れが発生せず、良好にクリーニングが行える領域である。つまり、ＨＵ×Ｗｅの値が大きくなる（感光ドラムが削れにくくなる）ほど大きいθ×ｎｍｉｎの値が必要（強い摺擦力が必要）である。ドラム表面が削れにくいほど表面がリフレッシュされず、放電生成物の蓄積も多いと考えられるため、この結果は合理的だと考えられる。
【０１０４】
比較例として、１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）＝０. ５となる構成での結果を示すと、数百〜数千枚の耐久で画像流れが発生した。又、レベルの悪いものになるとクリーニングブレードの捲れが生じた。これは摺擦が十分ではなかったため、放電生成物の除去が十分に成されなかったためだと思われる。
【０１０５】
又、１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）＝１２となる設定はというと、摺擦力は十分にあるため画像流れ、クリーニングブレードのビビリ、捲れは発生しないが、耐久後、感光ドラムにキズが発生するという問題が生じた。これは帯電ローラニップ部に異物を挟み込んだときに摺擦が強過ぎるため、キズを付けてしまうものと考えられる。
【０１０６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、クリーニング補助部材としてファーブラシを用いている。その他の構成は実施の形態１のそれと同じである。ファーブラシを用いた本実施の形態のクリーニング装置８について図３を用いて説明する。
【０１０７】
クリーニング装置８は、板金８ｆに支持されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード８ａ、トナー捕集シート８ｂ、廃トナー回収容器８ｃ、クリーニング補助部材であるクリーニングブラシ８ｄ、スクレーパ部材であるブラシスクレーパ８ｅ、隔壁８ｋ、トナー溜り８ｊ等から構成されている。隔壁８ｋは、ブラシスクレーパ８ｅのほぼ直下に設置されている。
【０１０８】
次に、感光体上の残存したトナーの挙動について説明する。
【０１０９】
一次転写が終了した感光体２の表面に残留するトナーは、クリーニング装置８を構成するクリーニングブレード８ａ及びクリーニングブラシ８ｄによって感光体２から除去され、クリーニングブレード８ａから除去されたトナーはそのまま落下して、クリーニングブラシ８ｄに降り掛かり、クリーニングブラシ８ｄの回転に従って移動し、ブラシスクレーパ８ｅによってクリーニングブラシ８ｄから剥ぎ取られ、剥ぎ取られたトナーは落下して、隔壁８ｋによって、図中矢印にあるように一部は実線矢印のようにトナー溜め８j へ、他の残りは破線矢印のように、回収容器８ｃに格納される。
【０１１０】
又、クリーニングブラシ８ｄによって感光体２から掻き取られたトナーも自身の回転に従ってブラシスクレーパ８ｅによって掻き取られ、一部はトナー溜め８ｊへ、他の残りは回収容器８ｃに格納される。
【０１１１】
クリーニングブラシ８ｄは、ブラススクレーパ８ｅによって、その表面に付着したトナーを一度掻き落とし、再び、トナー溜り８j に溜まっているトナーをすくい上げてその表面に担持し、再び、感光体２の表面を摺擦して、感光体２上の転写残トナーをそのブラシで拡散、掻き取りし、又、同時に、トナー溜まり８jですくい上げたトナーを感光体２に再塗布してクリーニングブレード８ａにトナーを供給する。
【０１１２】
このように、感光体表面で掻き取ったトナーを一度ブラシスクレーパ８ｅによってクリーニングブラシ８ｄから剥ぎ取り、再びブラシのすくい上げでブラシ繊維にトナーを保持して感光体へ供給するため、ブラシ連れ回りによる感光体と連続的な摺擦がなくなり、像担持体やトナー、ブラシへのダメージをなくすことができる。
【０１１３】
画像比率が大きく転写残トナーが多い場合や、紙詰まり等で転写されずにそのまま、現像されたトナーがクリーナに来た場合は、ブラシによる掻き取り作用が働き、感光体上のトナーを多く掻き取り、クリーニングブラシ８ｄの表面に付着した余分なトナーはブラシスクレーパ８ｅによって掻き落とされ、一部はトナー溜め８j へ、他の多くのトナーは回収容器に８ｃに回収される。
【０１１４】
このように感光体上に多くのトナーが残存することが継続すると、トナー溜め８j に供給されるトナーが多くなるが、隔壁８ｋの高さを０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍ、更に好ましくは１．５〜２．０ｍｍにすることで、トナー溜めに溜まるトナーの上面が隔壁８ｋを超えると、自動的に溢れて、回収容器８ｃに回収される。
【０１１５】
但し、この隔壁８ｋの高さは、図３からも分かるように、トナー捕集シート８ｂを固定しているクリーニング装置８ｃの下あごの高さやトナーのブラシによう消費量等により、適宜最適化されるべきである。
【０１１６】
又、画像比率が少ない場合には、クリーニングブラシ８ｄがトナー溜まり８jの中の廃トナーをすくい上げて、ブラシ繊維で保持し、像担持体に接触することにより、感光体へ保持した廃トナーを供給することにより、クリーニングブレード８ａと感光体２の接触部に廃トナーを供給することにより、感光体とクリーニングブレード８ａとの滑り性を維持させ、ブレードのビビリや捲れ等を防止する。
【０１１７】
上記クリーニングブラシ８ｄによる感光体２への廃トナー塗布量としては、ベタ白画像から、未転写ベタ黒画像までのドラム上トナー量を変化させて検討したところ、０. ０５ｍｇ／ｍｍ２〜０. ３ｍｇ／ｍｍ２ が適当であり、好ましくは０. １ｍｇ／ｍｍ２ 〜０.２ｍｇ／ｍｍ２良好である。
【０１１８】
ここで、クリーニングブラシ８ｄは、導電性の繊維を基布に植え付け、それをφ６の芯金８ｈ上に巻き付けてφ１６のブラシ状に構成したものであり、芯金８ｈは接地されている。本実施の形態では、導電性繊維として、太さ０.７Ｔｅｘのナイロンの導電糸を用い、繊維密度が９３本／ｍｍ２となるようにＷ織りで基布に植え込んだものをシート状に形成し、芯金８ｈとの導通を確保するようにして螺旋状に巻き付けている。
【０１１９】
上記ブラシの条件としては、素材としてはナイロンの他、レーヨンやポリエステル、アクリル等の様々な素材で適用でき、又、織度としては、０.２〜３.５Ｔｅｘが良好で、繊維密度としては、１５. ５〜３１０本／ｍｍ２、好ましくは４６．５〜１５５本／ｍｍ２が良好である。
【０１２０】
このクリーニングブラシ８ｄは感光体２の回転方向においてクリーニングブレード８ａの上流側に配設され、像担持体１に対する侵入量α＝１ｍｍ（図３参照）で当接し、回転可能に配設されており、感光体２と逆方向回転である矢印Ｂ方向に６０ｒｐｍの速度で回転駆動されている（即ち、感光体２とクリーニングブラシ８ｄとは、接触部位において相互に同方向に移動している）。この接触部位では、一次転写後の像担持体２上の転写残トナーを掻き取る、若しくは転写残トナーの像担持体２との付着力を弱め、後述のクリーニングブレード８ａでのクリーニングを容易にし、更には、画像比率が少なく、転写残トナーが殆どない場合にも、上記のようにクリーニング補助ブラシ８ｄの作用で廃トナーがクリーニングブレード８ａに適切な量送られるため、ブレード鳴きや捲れ等が抑止される。本実施の形態では、感光体２とクリーニングブラシ８ｄとが接触部位において相互に同方向に移動するようにしたが、廃トナーの塗布量が満足できるものであれば逆方向に移動するようにしても良い。
【０１２１】
又、クリーニングブラシ８ｄは上記クリーニング動作を繰り返し行うとブラシ繊維が目詰まりを起こしてトナーロール化し、クリーニング性能が低下してしまう。これを防止するためにブラシ繊維に溜まったトナーを掻き落とす部材であるブラシスクレーパ８ｅを設けている。本実施の形態においては、ブラシスクレーパ８ｅとして可撓性を有する厚さ０. １ｍｍのＰＥＴシートを板金８ｇに貼り付け、その自由長を２ｍｍとし、クリーニングブラシ８ｄに対する侵入量β＝１.０ｍｍ（図４参照）に設定している。
【０１２２】
侵入量βの設定値としては、先に述べた廃トナー塗布量を満足させるようにしておく必要がある。
【０１２３】
侵入量βを小さくし過ぎるとトナーの掻き落とし不足によるブラシ繊維の目詰まりが発生し、ブラシがトナーロール化してしまう。又、侵入量βを大きく設定し、スクレープ作用が強過ぎると、感光体への塗布量が十分に確保できなくなることもある。更に、スクレーパシートの材質、厚みや自由長にもよるが、耐久により捲れが発生する場合もある。本実施の形態の構成においてはβを２．５ｍｍ以上に設定すると捲れることが分かっている。更に、スクレーパを硬い材質で構成すると、例えば１〜２ｍｍ厚の板金の場合には逆にブラシの方の毛倒れが起こり、ブラシの外径が小さくなり易く、本来のブラシの機能が果たせなくなるという問題が発生する。
【０１２４】
従って、これらのことを考慮してスクレーパの選定や設定を決める必要がある。
【０１２５】
スクレーパシートとしては、或る程度撓む性質を有するものであれば良く、耐久性を重視して高摺動性を有する高密度ポリエチレンシート等を用いることもできる。又、材質としてそれ自体離型性のあるものをシート状に形成したものや表面に離型製の高いシリコーンコートを施したシート等を用いることで、特にクリーニングブラシ８ｄを高速回転で使用した際に発生することがあるシートへのトナー固着も防止できる。
【０１２６】
このようなファーブラシ構成を用いて、実施の形態１と同様に帯電ローラニップ幅ｎ、交差角θをそれぞれ振り、又、ＨＵ、Ｗｅが異なる種々の感光ドラムを用意し、画像流れ、クリーニング性に関する実験を行った。
【０１２７】
結果を述べると、
０. ３≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
（但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）
を満足する構成であると画像流れが発生せず、クリーニング性も良好であった。図７にθ×ｎｍｉｎ
とＨＵ×Ｗｅとの関係を示すグラフを示す。ここで塗り潰してある領域が、
０.３≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ/（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
を満足する領域であり、画像流れが発生せず、良好にクリーニングが行える領域である。
【０１２８】
実施の形態１の領域に対して下限値の領域が広がっているが、これはクリーニング補助部材のファーブラシにより達成されたものであると考えられる。つまり、ファーブラシの摺擦効果が加わることにより帯電ローラのみでの摺擦では不十分であったものでも良好な画像形成ができるようになった訳である。
【０１２９】
更に、ファーブラシによる廃トナーの塗布機構もクリーニングブレードのビビリや捲れに有利に働いていることは容易に想像できる。ここで、ファーブラシによる摺擦をより強くすればよりθ×ｎｍｉｎの下限値が低くなりそうであるが、それは従来例でも述べたように、感光ドラム上のキズが問題となってくるため好ましくない。
【０１３０】
本実施の形態の比較例として、１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）＝０．２となる構成での結果を述べると、数百〜数千枚の耐久で画像流れが発生した。又、レベルの悪いものになるとクリーニングブレードの捲れが生じた。これは摺擦が十分ではなかったため、放電生成物の除去が十分に成されなかったためであると思われる。
【０１３１】
又、１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）＝１２となる設定は、実施の形態１と同様に、摺擦力は十分にあるため画像流れ、クリーニングブレードのビビリ、捲れは発生しないが、耐久後、感光ドラムにキズが発生するという問題が生じた。
【０１３２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、適応される画像形成装置の詳細はほぼ実施の形態２と同じであるため、これについての詳細な説明は省略する。
【０１３３】
本実施の形態では、実施の形態２で使用していたブラシをスポンジローラに置き換えた場合である。
【０１３４】
スポンジローラ８ｄとしては、発泡ポリウレタン、発泡シリコン、発泡ＥＰＤＭ等のスポンジローラを用いている。例えば、発泡ポリウレタンは、ポリイソシアネートプレポリマーとポリエーテル系ポリオールとを主体とした主原料と、シリコーンをアルキルベンゼン溶媒に溶かした整泡剤である低粘性混合液等を配合して調整溶液を作り、これを反応成形してウレタンゴムスポンジ体であるローラ本体成形し、このローラにシャフトを装着して製作されるものである。
【０１３５】
スポンジローラの外径は１５．４ｍｍであり、その硬度は３０°（アスカーＣ）である。ローラ硬度としては１０〜５０°（アスカーＣ）が好ましく、１０°以下では摺擦力不足で転写残トナーの掻き取り不足となり、５０°以上では、感光体に対して傷を付けてしまうからであり、より好ましくは２０°〜４０°である。
【０１３６】
又、スポンジローラ表面のセルの大きさは、感光体表面の転写残トナーの掻き取りや、廃トナー塗布に影響し、好ましくはセルの直径が０. １〜１００μｍが好適であり、０. １μｍ以下では掻き取りや塗布能力が不足し、逆に１００μｍ以上では、トナーが目詰まりを起こし易くなるためであり、更に好ましくは１〜１０μｍが好適である。
【０１３７】
感光体へは、侵入量αは０. ７ｍｍで、線圧６０ｇｒ/ ｃｍで当接しており、感光体２の回転方向においてクリーニングブレード８ａの上流側に、回転可能に配設されており、感光体２と逆方向回転である矢印Ｂ方向に６０ｒｐｍの速度で回転駆動されている（即ち、像担持体２とクリーニングブラシ８ｄとは、接触部位において相互に同方向に移動している）。
【０１３８】
又、スクレーパ８ｅとしては、スポンジローラ８ｓに対して侵入量βは０．３ｍｍに設定されている。
【０１３９】
このようなスポンジローラ構成を用いて、実施の形態１，２と同様に帯電ローラニップ幅ｎ、交差角θをそれぞれ振り、又、ＨＵ、Ｗｅが異なる種々の感光ドラムを用意し、画像流れ、クリーニング性に関する実験を行った。
【０１４０】
結果を述べると、
０．２≦１０４ ×θ×ｎｍｉｎ ／（ＨＵ×Ｗｅ）≦１１
（但し、１≦ｎｍｉｎ ≦３）
を満足する構成であると画像流れが発生せず、クリーニング性も良好であった。実施の形態１，２の領域に対して下限値の領域が広がっているが、これはクリーニング補助部材のスポンジローラにより達成されたものであると考えられる。つまり、これは本実施の形態でのスポンジローラの摺擦力が実施の形態２でのファーブラシの摺擦力より大きいことを意味している。
【０１４１】
但し、摺擦力が強い反面、従来例でも述べたが感光ドラムへの融着、キズの発生確率が高まる危険性があるので注意が必要である。そのため、設計する際において厳しい公差で管理する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明に好適な画像形成装置の概略構成断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るローラ帯電装置及び被帯電体の感光ドラムの構成図である。
【図３】本発明の実施の形態２，３に係るクリーナ装置の概略構成断面図である。
【図４】クリーニングブラシを説明する部分拡大図である。
【図５】クリーニングブレードを説明する部分拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるθ×ｎｍｉｎ とＨＵ×Ｗｅとの関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるθ×ｎｍｉｎ とＨＵ×Ｗｅとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１  画像形成装置
２  感光体
３  帯電手段
３ａ  芯金
４  レーザ発振器
５  レーザービーム
６  回転現像装置
７  中間転写体
７ａ  転写部位
７ｂ  転写部位
７ｃ  高圧電源
８  クリーニング装置
８ａ  クリーニングブレード
８ｂ  トナー捕集シート
８ｃ  廃トナー回収容器
８ｄ  クリーニングブラシ（スポンジローラ）
８ｅ  ブラシスクレーパ
８ｆ  板金
８ｈ  芯金
８j  トナー溜まり
８ｋ  隔壁
９  カセット
１０  ピックアップローラ
１１  レジストローラ対
１２  転写ベルト
１２ａ  バイアスローラ
１２ｂ  テンションローラ
１２ｃ  高圧電源
１３  中間転写体クリーニング装置
２２  軸受
２３  加圧バネ
【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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