(57)【要約】【課題】  ブラシからのトナー除去性の向上を達成し、ブレード部材を効率よく振動させ、トナーがブレード部材表面に付着することを防止するクリーニング装置およびこのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジおよびこれを備えたカラー画像形成装置を提供する。【解決手段】  像担持体５と、この像担持体５表面の残留トナーをブラシローラ１でクリーニングし、ブラシローラ１から回収ローラ２上にトナーを転移させ、前記回収ローラ２上のトナーをクリーニング手段６で除去するクリーニング装置において、トナーがフロー式粒子像分析装置による円形度が０．９６〜１．００のトナーであって、前記クリーニング手段６が、前記回収ローラ２表面に当接するためのブレード部材１２と、このブレード部材１２を取り付けた振動部材１１と、この振動部材１１に取り付けられた加振手段１０とを有し、前記ブレード部材１２の前記回収ローラ２と接する部分の振動でトナーをクリーニングする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、この像担持体表面の残留トナーをクリーニングするブラシローラと、このブラシローラに転移したトナーを回収する回収ローラと、回収ローラ上のトナーを除去するクリーニング手段を備えたクリーニング装置において、
トナーがフロー式粒子像分析装置による円形度が０．９６〜１．００のトナーであって、前記クリーニング手段が、前記回収ローラ表面に当接するためのブレード部材と、このブレード部材を取り付けた振動部材と、この振動部材に取り付けられた加振手段とを有し、前記ブレード部材の前記回収ローラと接する部分の振動でトナーをクリーニングすることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記ブレード部材が弾性体であり、厚みが５０〜２０００（μｍ）の範囲内、好ましくは１００〜５００（μｍ）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】
前記ブレード部材がＪＩＳＡ硬度で８５〜１００°の範囲内の硬い部材を使用することを特徴とする請求項１または２記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記ブレード部材の少なくとも前記回収ローラとの当接部分を含む表面がトナー材質との親和性が小さい材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記ブレード部材の変位量の制御を電気的に行う変位量制御手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記加振手段が板状圧電素子であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項７】
複数の加振手段を構成する圧電素子の電極を導電性材料から成る前記振動部材に直接接触して電気的に接続することを特徴とする請求項６記載のクリーニング装置。
【請求項８】
像担持体の表面に潜像を形成し、この潜像をトナーにより現像してトナー像を形成し、このトナー像を被転写体に転写した後に像担持体表面に残留しているトナーを請求項１ないし７のいずれか１項に記載のクリーニング装置で除去することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
像担持体、帯電手段、現像手段および転写手段の少なくともいずれかと、請求項１ないし６のいずれかに記載のクリーニング装置と、を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
カラー画像を形成するカラー画像形成装置において、請求項８に記載のプロセスカートリッジを複数備えていることを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材へ転写後に、電子写真感光体上に残留するトナーをゴムブレードでクリーニングを行うクリーニング装置、これを備えたプロセスカートリッジおよびこれを備えたカラー画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真感光体上のトナー像を記録材へ転写後に、前記感光体上に残留するトナーを弾性体ゴムブレードでクリーニングを行うことは従来から良く知られている（例えば、特許文献１ないし４参照）。
特許文献１は感光体に接触して回転するクリーニングロールと、このクリーニングロールに接触して回転する回収ロールと、この回収ロール周面に接触するブレードから構成されるクリーニング装置において回収ロール表面に凹凸部を設けることを開示している。
また、回収ロールやブレードを別途振動させる手段を用いることで同様の効果を達成でき、例えば、回収ロールやブレードにアクチュエータを接続して直接これらを振動させてもよいし、回収ロールの軸受けに揺動溝を設けて回収ロールを揺動させてもよいことが開示されている。
上記開示は振動により回収ロールからトナーを除去する内容であるが、振動の条件、振動による効果のメカニズム、振動方法、構成の具体的な実施説明が明記されていない。また、振動により球形トナーが除去可能かどうかの記載がない。
特許文献２はトナー画像を担持する像担持体と、像担持体から記録媒体に転写する転写手段と、像担持体を移動する移動機構と、該移動機構による像担持体の移動に伴って、トナー画像を記録媒体に転写した後に像担持体に残留した転写残トナーを除去する、像担持体に当接されたクリーニングブレードとを有する電子写真画像形成装置の像担持体のクリーニング方法を開示している。
この開示では、クリーニングブレードが像担持体へ当接する部位において像担持体の移動方向上流側にトナー粒径よりも小さい体積平均粒径０．１〜３μｍのクリーニング助剤を５０〜１００μｍの幅で滞留させる。
これにより、微小振動によりクリーニングブレードと像担持体との間に隙間ができても、転写残トナーがこの隙間を通り抜けることを防止し、良好にクリーニングすることができる。
【０００３】
特許文献３は電子写真感光体上のトナー像を記録材へ転写した後に、前記感光体上に残留するトナーを弾性体ゴムブレードでクリーニングを行う電子写真画像形成方法を開示している。
この開示において、前記感光体は電荷輸送性能を有する構造単位を有し、且つ架橋構造を有するシロキサン系樹脂含有する樹脂層を有し、該ゴムブレードを前記感光体に対してカウンター方向で当接させ、かつ前記ゴムブレードを振動大きさ１０〜２００μｍの条件で振動させて前記感光体上に残留するトナーをクリーニングしている。
特許文献４は感光体ドラムに当接する弾性体のブレード部材と、出力軸端部に扇形の錘が取り付けられた動作制御可能なモータを用いて加振するモータユニットと、前記モータを制御する制御回路と、前記ブレード部材と前記モータユニットとを保持するフレームとを有する構成を開示している。
この開示において、前記モータユニットによる加振動作時の前記フレームもしくはブレード部材の振動が、画像形成中の前記フレームもしくはブレード部材の振動よりも大きいことを特徴としている。
上記特許文献４の開示は、感光体クリーニングに関する内容であり、本発明者の実験によれば、感光体は筒状で厚みが２０〜５０（μｍ）であるので、ブレードの振動が感光体にも伝わり、トナーの除去効果が著しく低下することが解っている。
図１２は従来のブレード部材を用いて粉砕トナーを用いた場合のクリーニングメカニズムを示す概略図である。図１３は球形トナーを用いた場合、トナーが回転しながらクリーニング不良となるメカニズムを示す概略図である。
図１２において、ブレード部材１２と回収ローラ２との間には粉砕トナー３があり、ブレード部材１２にはブレード側面１２ａおよびブレード先端面（カット面）１２ｂが設けられる。粉砕トナー３を用いた場合、トナーの回転が起こらず、トナーが滞留する。ブレード側面１２ａ近傍にはカット面のめくれが発生する。
図１３に示すように、球形トナー４を用いた場合、この球形トナー４は、クリーニング時、ブレード部材１２と回収ローラ２との間を回転しながらすり抜けてクリーニング不良を生じる。
【特許文献１】特開平１１−２１２４２０号公報
【特許文献２】特開２００１−０１３８３７公報
【特許文献３】特開２００３−０４３８７１公報
【特許文献４】特開２００１−０６６９６３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
球形トナーを用いた場合、ブレードによるクリーニングが非常に困難である。そこでブラシによるクリーニングが有効であるが、ブラシ内のトナーの除去が問題となる。
即ち、像担持体からクリーニングブラシを用いて残留トナーを除去する方式では、像担持体から除去したトナーがクリーニングブラシ内部に蓄積されると、クリーニング性が極端に低下する。
したがって、像担持体から除去されクリーニングブラシ内に溜まったトナーを除去する必要がある。本方式では回収ローラを用いて、クリーニングブラシ内のトナーを静電的に付着させ除去するが、回収ローラに移動してきたトナーを速やかに除去しなければ上述した同じ問題が発生し、結果的に像担持体のクリーニング性が悪化してしまう。
そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、ブラシからのトナー除去性の向上を達成し、ブレード部材を効率よく振動させ、トナーがブレード部材表面に付着することを防止するクリーニング装置およびこのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジおよびこれを備えたカラー画像形成装置を提供することにある。
また、変位量の簡易な制御方法、加振手段の最適な構成、画像形成装置の画質向上、クリーニング余裕度の向上  画像形成装置の画質向上、クリーニング余裕度の向上、カラー画像形成装置の画質向上、クリーニング余裕度の向上等を達成する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】
【０００５】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、像担持体と、この像担持体表面の残留トナーをブラシローラでクリーニングし、このブラシローラから回収ローラ上にトナーを転移させ、前記回収ローラ上のトナーをクリーニング手段で除去するクリーニング装置において、トナーがフロー式粒子像分析装置による円形度が０．９６〜１．００のトナーであって、前記クリーニング手段が、前記回収ローラ表面に当接するためのブレード部材と、このブレード部材を取り付けた振動部材と、この振動部材に取り付けられた加振手段とを有し、前記ブレード部材の前記回収ローラと接する部分の振動でトナーをクリーニングするクリーニング装置を特徴とする。
また、請求項２記載の発明では、前記ブレード部材が弾性体であり、厚みが５０〜２０００（μｍ）の範囲内、好ましくは１００〜５００（μｍ）である請求項１記載のクリーニング装置を特徴とする。
また、請求項３記載の発明では、前記ブレード部材がＪＩＳＡ硬度で８５〜１００°の範囲内の硬い部材を使用する請求項１または２記載のクリーニング装置を特徴とする。
また、請求項４記載の発明では、前記ブレード部材の少なくとも前記回収ローラとの当接部分を含む表面がトナー材質との親和性が小さい材料で形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のクリーニング装置を特徴とする。
【０００６】
また、請求項５記載の発明では、前記ブレード部材の変位量の制御を電気的に行う変位量制御手段を備えている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクリーニング装置を特徴とする。
また、請求項６記載の発明では、前記加振手段が板状圧電素子である請求項１ないし５のいずれかに記載のクリーニング装置を特徴とする。
また、請求項７記載の発明では、複数の加振手段を構成する圧電素子の電極を前記振動部材に直接接触して電気的に接続する請求項６記載のクリーニング装置を特徴とする。
また、請求項８記載の発明では、像担持体の表面に潜像を形成し、この潜像をトナーにより現像してトナー像を形成し、このトナー像を被転写体に転写した後に像担持体表面に残留しているトナーを請求項１ないし７のいずれか１項に記載のクリーニング装置で除去する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項９記載の発明では、像担持体、帯電手段、現像手段および転写手段の少なくともいずれかとクリーニング装置とを備えたプロセスカートリッジにおいて、前記クリーニング装置が請求項１ないし６のいずれかに記載のクリーニング装置であるプロセスカートリッジを特徴とする。
また、請求項１０記載の発明では、カラー画像を形成するカラー画像形成装置において、請求項８に記載のプロセスカートリッジを複数備えているカラー画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
クリーニング手段が回収ローラと接する部分を振動させることで、回収ローラ上のトナーの付着力を弱めることができ、したがって、回収ローラ上のトナーをクリーニング手段により完全に除去することができる。
それゆえ、クリーニングブラシに溜まったトナーを回収ローラに効率よく回収することができ、また、クリーニングブラシのトナーの除去性が向上することで、像担持体の残留トナーを確実にクリーニングすることができる。
像担持体、帯電手段、現像手段、本発明のクリーニング装置の構成要素をプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成することによって、ユーザーによる交換が可能な小型で高耐久のカラー画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明では像担持体からクリーニングブラシを経て回収ローラに移動してきたトナーを、振動するブレード部材で除去する方式となっている。
トナーが粉砕トナーであれば、振動させずにブレード部材を回収ローラにカウンタ方向で当接させることにより除去することは可能である。
しかしながら、球形トナーを用いた場合は、ブレードでのクリーニングが困難であるため、ブレード部材を振動させることが有効である。ここで、球形トナーの振動によるクリーニングメカニズムについて説明する。
図１は球形トナーの振動によるクリーニングメカニズムを説明する概略図である。本発明に係るクリーニング装置は、図１に示すように、ブレード部材１２と回収ローラ２とで形成されるくさび形状部のトナーにブレード部材１２から振動を与えることによって、球形トナー４が摩擦力により回転することを防止し、球形トナー４のクリーニング不良を防止する。
これらの加振動作は、ブレード部材１２のニップ部が従来のクリーニングブレードとは異なる形状、動きとなるように振動させることで、ブレードニップ部への球形トナー４の入り込みを防止することができ、球形トナー４のクリーニング不良を無くすることが可能となる。
すなわち、図１はブレード部材１２が振動状態にあり、またその振動によって球形トナー４に振動が伝わり、球形トナー４が活性に振動している様子を表した図である。これは、高倍率の顕微鏡を介して高速度ビデオカメラによる観察結果を図示したものである。
そして、このときブレード部材１２の先端カット面（エッジ面）１２ｂと回収ローラ２の近傍にある球形トナー４がこの球形トナー数個分の範囲にわたって振動していることが判明した。
【０００９】
このような状態では、ニップ部近傍の振動している球形トナー群がバリヤのような働き（振動トナー壁）をし、後続の回収ローラ２上の球形トナーの侵入を防止することになり、真球に近いような球形トナー４についても全くクリーニング不良が発生しない状態となる。
このとき、ブレード部材１２が振動していることにより、またブレード部材１２から回収ローラ２にも振動を伝えることで、ブレード部材１２と回収ローラ２の摩擦力が低下し、従来方式で発生していたブレード部材１２のカット面のめくれる現象がなくなる条件が存在することが判明した。
ここでいう「カット面のめくれ」とは、従来技術の説明の図１２に示すように、回収ローラ２の移動に伴って変形して回収ローラ２表面に接する状態になること（前述した図に示す状態になること）をいう。
このブレード部材１２のカット面のめくれの発生を無くすことで、回収ローラ２へのブレード部材１２からのストレスも減少し、結果的にブレード部材１２および回収ローラ２の耐久性が格段に向上するという非常に大きな効果が得られることも判明した。
このように、回収ローラ２に移動してきた球形トナーを完璧に除去することができるので、クリーニングブラシからのトナー除去性が良くなり、像担持体のクリーニング不良をなくすことができる。
【００１０】
図２は本発明によるクリーニング装置を示す構成図である。像担持体５に残留しているトナーをクリーニングするために、クリーニングブラシ１が配置されている。クリーニングブラシ１は像担持体５と所定量の幅のニップを形成するように配置されている。また、像担持体５とクリーニングブラシ１は同方向に回転する。
クリーニングブラシ１は、電極を兼ねる金属製の芯金に導電性繊維をパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付けて、ロールブラシとしたものである。導電性繊維はポリエステル、ナイロン、アクリルなどの繊維にカーボンなどの導電材料を添加したものを用いる。
導電性繊維であればこれらの繊維に限らない。クリーニングブラシ１の芯金に電源７から所定の電圧を印加することで、像担持体５上の残留トナーをクリーニングする。
クリーニングブラシ１に接するように回収ローラ２が設けてある。回収ローラ２はクリーニングブラシ１と所定量の幅のニップを形成するように配置されている。回収ローラ２も像担持体５およびクリーニングブラシ１と同じ方向に回転する。
回収ローラ２は、芯金を中心にポリウレタンゴム、シリコンゴム、ブタジエンゴム等の弾性材料にカーボンブラック、チタン、アルミニウム等の金属の酸化物やイオン導電剤等からなる導電性微粒子を分散させた弾性導電層を有している。
あるいは、別構成として、たとえばＳＵＳなどの金属部材を芯金として用い、そのまま回収ローラ２として使用しても良い。回収ローラ２の芯金には電源８からクリーニングバイアスが印加され、クリーニングブラシ１内に溜まったトナーを静電的に吸着するようになっている。
【００１１】
クリーニングブラシ１に印加する電圧は、像担持体５上の残留トナーの極性と異なる極性の電圧を印加する。また、回収ローラ２にはクリーニングブラシ１から回収ローラ２へトナーを転移させるためにクリーニングブラシ１に印加する電圧に対して同じ極性で絶対値が高い電圧を印加する。
その値は、例えば、像担持体５の残留トナーがマイナス極性であれば、クリーニングブラシ１に１００（Ｖ）、回収ローラ２に３００（Ｖ）の電圧を印加することで像担持体５上の残留トナーをクリーニングすることができる。
以上のように、クリーニングブラシ１へ送られて来た像担持体５上の残留トナーは、まずクリーニングブラシ１の回転摺擦および電界の作用によりクリーニングブラシ１に捕獲される。次に捕獲されたトナーはクリーニングブラシ１の回転とともに回収ローラ２へ導かれ、回収ローラ２に印加されている電圧により、回収ローラ２上に移動する。
回収ローラ２上に回収されたトナーは、回収ローラ２に接触配置したクリーニング手段６により掻き落とされる。
【００１２】
図３はクリーニング手段の構成を示す概略図である。クリーニング手段６は加振手段１０と振動部材１１とブレード部材１２で構成され、ブレード部材１２の回収ローラ２に対する押し付け力を振動部材１１により与えてブレード部材１２を振動させ、回収ローラ２からトナーを除去する。
ブレード部材１２は加振手段１０からの振動が振動部材１１を介して伝わるように、加振手段１０の反対面に配置されている。ブレード部材１２は、ポリウレタンゴムを素材とした弾性体で、厚みｄ１は５０〜２０００（μｍ）、好ましくは１００〜５００（μｍ）が良い。
厚みが小さ過ぎると回収ローラ２への十分な食い込み量が確保できず、厚みが大き過ぎると振動部材１１からの振動を吸収してトナーの除去性が悪化してしまう。また、ブレード部材１２の材料としてＪＩＳＡ硬度で８５〜１００°の範囲内の硬い部材を使用することで、振動の伝達効率を上げることができる。
また、ブレード部材１２としては少なくとも表面が使用するトナーとの親和性の小さい材料で形成されることが好ましい。これにより、トナーがブレード部材１２表面に付着、固着することが防止され、経時的なクリーニング不良の発生を低減することができる。
この場合、逆に、トナーの外部に添加される外添剤としてブレード部材１２の表面との親和性が小さい材料を用いることによっても、トナーの外添剤がブレード部材１２表面に付着、固着することが防止され、経時的なクリーニング不良の発生を低減することができるとともに、定着に必要なワックスがトナー表面に外添されている場合に、これに起因するフィルミングを低減することができる。
【００１３】
加振手段１０は、振動部材１１を効率良く振動させることができればよく、１個でも複数個取り付けてもよい。また、加振手段１０は振動部材１１の回収ローラ２側先端部に配置している。
加振手段１０は振動部材１１に振動を与えるもので、ここでは電気機械変換素子としての圧電素子、とくに板状（単板）圧電素子を用いている。加振手段１０として板状圧電素子を用いることにより、低コストで変位量が容易に得られ、かつ電気的にブレード部材１２の振動量を変化させることができる加振手段１０を構成することができる。
振動部材１１は振動が可能で弾性のブレード部材１２よりも剛性の高い材料、例えば軟鋼板、ＳＵＳ板等の金属部材、またはカーボン、ガラス繊維を混合した樹脂成形部材などから形成している。
この振動部材１１は一端部側を固定部に固定し、他端部を自由端部として、この自由端部にブレード部材１２を取り付けている。なお、固定部はクリーニング装置の筐体に固定している。
厚みｄ２は５０〜２０００（μｍ）、好ましくは１００〜５００（μｍ）が良い。また、本実施の形態では振動部材１１をブレード部材１２のホルダとして機能させ、回収ローラ２へのブレード部材１２の当接角度、食い込み量を決める構成となっている。
以上の構成により、薄い弾性ブレード部材１２を使用しながら振動伝搬効率を高くし、かつブレード部材１２の反り、回収ローラ２表面のうねりに対応するニップを安定して形成することができ、確実なクリーニング性能が得られる。
【００１４】
図４はクリーニング手段を上部から見た概略構成図である。図５は回収ローラの幅方向に加振手段が取り付けられている構成を示す概略図である。破線部分はブレード部材１２で図４の裏面部に配置されている。
加振手段１０は複数個設置され、振動部材１１の先端部の剛性をブレード部材１２の剛性より高くすることによって、振動部材１１の先端部を効率よく振動させる構成になっている。
加振手段１０は、振動部材１１の回収ローラ２側先端寄り、すなわち自由端部のブレード部材１２と取り付け面と反対面に設けている。振動部材１１の構成によっては、加振手段１０は振動部材１１の固定端とブレード先端（自由端）の間で振動部材１１を加振できる箇所であればとくに取り付け位置が限定されるものではない。
また、振動部材１１には振動の効率を上げるために、加振手段１０とこの加振手段１０の間の部分にプレス加工などによりギャップ（打ち抜き穴）１３を設けている。
図６はクリーニング手段の複数の加振手段を構成する圧電素子に対して共通に駆動信号を印加するための駆動回路を示す概略図である。本発明のクリーニング装置においては、図６に示すように、クリーニング手段の複数の加振手段１０を構成する圧電素子に対して共通に駆動信号Ｐｖを印加するための駆動回路１４を備えている。
このようにブレード部材１２の幅方向に複数の加振手段１０を設けた場合に共通の駆動回路で駆動することによって、ブレード部材１２の幅方向における振動の均一性を高めることができる。
なお、駆動回路１４は画像形成装置の主制御部１５に制御され、所定のタイミングで駆動信号Ｐｖを加振手段１０に与える。また、この本発明では１つの加振ブレードで回収ローラ２の幅方向全幅のクリーニングを行うように構成している。
しかしながら、複数の加振ブレードを設けて幅方向全幅をカバーするように構成することもでき、この場合にも複数のクリーニング手段の各加振手段１０を共通の駆動回路で駆動することができる。
【００１５】
ここで、本発明では、振動部材１１として金属性部材（導電性部材）を用いて、複数の加振手段１０を構成する圧電素子の電極を振動部材１１に直接接触して電気的に接続することによって、振動部材１１を介して複数の加振手段１０の電極を共通に接続している。
これにより、駆動信号の印加を簡単な回路構成で行うことができる。なお、直接接触は電極の接合面側を粗面に仕上げて、薄い接着層で振動部材１１に接合することで容易に得られるが、この他、導電性接着剤を用いて接合してもよい。
このように構成したクリーニング装置において、複数の加振手段１０に対して駆動回路１４から所要周波数の駆動信号Ｐｖを与えて、複数の加振手段１０を構成する圧電素子に撓み変形を与えることで振動部材１１が振動し、この振動部材１１の振動によってブレード部材１２が振動する。
また、ブレード部材１２の変位量の制御を電気的に行う手段を備えていることが好ましい。さらに、加振手段１０が圧電素子であることが好ましく、この場合、圧電素子に交互電圧を印加する手段を備えていることが好ましい。
図７はブレード部材と回収ローラの当接状態を示す概略図である。回収ローラ２の回転方向に対してリーディング（カウンタ）方向で当接している。ブレード部材１２は回収ローラ２と幅ｄで食い込ませている。また、ブレード部材１２は回収ローラ２に対して適切な角度θで当接されている。
クリーニング手段６により回収ローラ２からクリーニングされたトナーは図示していないトナー搬送部材によって、廃トナーとして図示していない廃トナーボトルに蓄えてサービスマンなどにより回収、あるいはリサイクルトナーとして現像装置などに運ばれ現像に使用される。
【００１６】
次に、本発明に用いるトナーについて説明する。まず、トナーの円形度について説明する。球形トナーを使用する画像形成装置で高画質画像を形成するためには、トナーが特定の形状を有することが重要である。
平均円形度が０．９５未満で、球形からあまりに離れた不定形の形状では、転写性やチリのない高画質画像が得られない。したがって、球形トナーの円形度としては、０．９５以上であることが好ましい。
なお、形状の計測方法としては、粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。
この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が０．９５以上のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効であることが判明した。
図８は円形度の定義を説明する概略図である。トナーの円形度は、より好ましくは、平均円形度が０．９６０〜０．９９８である。この値はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製、商品名）により平均円形度として計測できる。
図８に示されるように、円形度＝粒子投影面積（Ｓ）同じ面積の円の周囲長（Ｌ２）／粒子投影像の周囲長（Ｌ）で表される。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０（ｍｌ）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ホン酸塩を０．１〜０．５（ｍｌ）加え、さらに測定試料を０．１〜０．５（ｇ）程度加える。
試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１（万個／μｌ）として前記装置によりトナーの形状および分布を測定することによって得られる。
【００１７】
図９は本発明に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置を示す概略図である。この画像形成装置Ｅについて図９を参照して説明する。この画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転する像担持体５を備え、その周囲に帯電手段１８、露光手段１９、現像手段２０、転写手段２１、クリーニング装置１６、除電手段１７が配置されている。
また、像担持体５上から転写された転写材２２上のトナー像を定着するための図示しない定着装置が配置されている。ここで、帯電手段１８は、像担持体５表面に所定の距離で像担持体５と接触あるいは非接触で配置される。
帯電手段１８にバイアスを印加することによって像担持体５を所定の極性、所定の電位に帯電する。露光手段１９は発光素子としてＬＤあるいはＬＥＤを使用し、画像データに基づき像担持体５に光を照射し静電潜像を形成する。
現像手段２０は、内部に固定されたマグネットローラと回転自在の現像剤担持体２０Ａを備えており、現像剤を現像剤担持体５上に保持させている。この画像形成装置では、現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて二成分磁気ブラシ現像を行うようにしている。その他の現像方式としてはキャリアを用いない一成分現像方式を用いてもよい。
現像剤担持体２０Ａには、現像バイアス電源から電圧が印加される。この現像バイアスと像担持体５表面に形成された静電潜像の電位との電位差により、現像領域にて静電潜像に帯電したトナーを付着させて現像を行う。
転写手段２１は転写時に像担持体５表面に所定の押圧力で接触し、電圧が印加されることにより、像担持体５と転写手段２１との間の転写ニップ部で像担持体５表面のトナー像を転写材２２に転写する。この画像形成装置では転写ローラを用いて転写を行っているが、コロトロン、転写ベルトなどの転写手段を用いてもよい。
【００１８】
クリーニング装置１６は、本発明に係るクリーニング装置であり、クリーニングブラシ１の部位へ送られて来た像担持体５上の残留トナーは、まずクリーニングブラシ１の回転摺擦および電界の作用によりクリーニングブラシ１に捕獲される。
次に捕獲されたトナーはクリーニングブラシ１の回転とともに回収ローラ２へ導かれ、回収ローラ２に印加されている電圧により、回収ローラ２上に移動する。
回収ローラ２上に回収されたトナーは、回収ローラ２に接触配置したクリーニング手段６により掻き落とされる。
クリーニング手段６はブレード部材１２と、振動部材１０と、加振手段１１とを備え、前述したようにブレード部材１２に所要の振動を与えて、回収ローラ２表面の残留トナーを除去する。
このクリーニング装置１６により像担持体５からクリーニングされたトナーは、トナー搬送部材によって、廃トナーとして図示していない廃トナーボトルに蓄えてサービスマンなどにより回収、あるいはリサイクルトナーとして現像装置２０などに運ばれ現像に使用される。
除電手段１７は、クリーニング装置１６により残留トナーを除去された像担持体５の残留電荷を除電するもので、ＬＥＤなどを用いた光除電方式の除電装置を用いている。
【００１９】
図１０は本発明に係るクリーニング装置を含んでいるプロセスカ−トリッジを説明する概略構成断面図である。このプロセスカ−トリッジの定義は帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、少なくとも１つと電子写真感光体とを一体に構成して、画像形成装置本体に着脱可能であるものと定義される。
このプロセスカートリッジＦは、像担持体５、帯電手段１８、現像手段２０、本発明に係るクリーニング装置１６等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジＦとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジＦ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している。
クリ−ニング装置１６を着脱自在であるプロセスカ−トリッジＦ内に具備させることにより、メンテナンス性の向上、他の装置との一体交換が容易に行うことができるようになる。
さらに、詳述した部品または装置に起因した故障を起こした場合、プロセスカ−トリッジを交換するだけで早期に原状回復させることができるため、サービス時間の短縮が行なえる。また、電子写真感光体のクリーニング性を良好にすることにより、プロセスカ−トリッジの高寿命化に大きく寄与する。
【００２０】
図１１はプロセスカートリッジを用いたカラー画像形成装置を説明する概略図である。次に、本発明に係るプロセスカートリッジＦを用いたカラー画像形成装置について図１１を参照して説明する。
この画像形成装置Ｇは、水平に延在する転写ベルト（像担持体）２３に沿って、各色の上述したプロセスカ−トリッジＦを並置したタンデム方式のカラー画像形成装置である。
プロセスカ−トリッジＦは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色ごとに４つ配置されている。各プロセスカ−トリッジＦで現像された像担持体上の現像トナーは水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルトに順次転写される。
このようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと画像の形成が行なわれ、転写ベルト２３上に多重に転写され、転写手段２１で転写材２２にまとめて転写される。
そして、転写材２２上の多重トナー像は図示しない定着装置によって定着される。プロセスカ−トリッジは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
通常、カラー画像形成装置Ｇは複数の画像形成部を有するため装置が大きくなってしまう。また、クリーニングや帯電などの各ユニットが個別で故障したり、寿命による交換時期がきた場合は、装置が複雑でユニットの交換に非常に手間がかかっていた。
そこで、像担持体、帯電手段、現像手段の構成要素をプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成することによって、ユーザーによる交換も可能な小型で高耐久のカラー画像形成装置を提供することができる。
ブレード部材は弾性部材からなり、回収ローラに一定量食い込ませるので、ブレード部材の厚みが大きいと振動を吸収してしまう。そこで、厚みを小さく規制することでブレード部材を効率よく振動させることができる。したがって、回収ローラの除去性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】球形トナーの振動によるクリーニングメカニズムを説明する概略図。
【図２】本発明によるクリーニング装置を示す構成図。
【図３】クリーニング手段の構成を示す概略図。
【図４】クリーニング手段を上部から見た概略構成図。
【図５】回収ローラの幅方向に加振手段が取り付けられている構成を示す概略図。
【図６】クリーニング手段の複数の加振手段を構成する圧電素子に対して共通に駆動信号を印加するための駆動回路を示す概略図。
【図７】ブレード部材と回収ローラの当接状態を示す概略図。
【図８】円形度の定義を説明する概略図。
【図９】本発明に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置を示す概略図。
【図１０】本発明に係るクリーニング装置を含んでいるプロセスカ−トリッジを説明する概略構成断面図。
【図１１】プロセスカートリッジを用いたカラー画像形成装置を説明する概略図。
【図１２】従来のブレード部材を用いて粉砕トナーを用いた場合のクリーニングメカニズムを示す概略図。
【図１３】球形トナーを用いた場合、トナーが回転しながらクリーニング不良となるメカニズムを示す概略図。
【符号の説明】
【００２２】
１  クリーニングブラシ（ブラシローラ）
２  回収ローラ
５  像担持体（感光体）
６  クリーニング手段
１０  変位量制御手段（加振手段）
１１  振動部材
１２  ブレード部材
１６  クリーニング装置
１８  帯電手段
２０  現像手段
２１  転写手段
Ｅ  画像形成装置
Ｆ  プロセスカートリッジ
Ｇ  カラー画像形成装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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