(57)【要約】【課題】電子写真方式の感光体クリーニングにおいて、クリーニング装置の小型化および両極性にまたがる広い分布を持った転写残球形トナーのクリーニング性を両立させ、トナー回収の効率を上げ、電極保護を向上、画像形成装置の利便性、メンテナンス性の向上を計る。【解決手段】像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、像担持体をクリーニングするクリーニングブレードおよびクリーニングブレードの当接位置よりも像担持体の回転方向に対して上流側に位置して回転するブラシ部材により像担持体表面に付着した不要トナーを像担持体表面から除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置であって、複数のブラシ部材が像担持体表面に付着した転写残トナーを回収保持した後に、複数のブラシ部材に対応する少なくとも一対の電極を表面に有する回収ローラにより、ブラシ部材からトナーを同時に回収する。【選択図】図２
2007133034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
像担持体をクリーニングするクリーニングブレードおよび前記クリーニングブレードの当接位置よりも前記像担持体の回転方向に対して上流側に位置する回転するブラシ部材によって前記像担持体表面に付着した不要トナーを前記像担持体表面から除去するクリーニング装置と、を備え、
前記ブラシ部材は複数であり、当該複数のブラシ部材は像担持体表面に付着した転写残トナーを回収保持した後に、前記複数のブラシ部材に対応する少なくとも一対の電極を表面に有する回収ローラにより、前記ブラシ部材からトナーを同時に回収されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回収ローラの表面に複数対の電極毎に異なる極性の電圧を交互に印加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３】
前記回収ローラの隣り合う電極が、前記複数のブラシ部材にそれぞれ接触するように配置したことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記回収ローラ上の各電極に対向する前記ブラシ部材と同じ極性の電圧を印加することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記回収ローラは、ブラシ部材からトナーを回収するときは静止させ、回収ローラからトナーを除去するときには回転することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記回収ローラは前記電極が存在しない区間で前記ブレード部材と当接することにより前記回収ローラに付着しているトナーを除去することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記回収ローラの表面にコート層を設ける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】
前記コート層はフッ素樹脂を含有した層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】
前記像担持体の表層に架橋構造を有するバインダー樹脂と、電荷輸送材を含有させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置に使用される着脱自在の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、像担持体の不要トナーの除去機能を有する画像形成装置およびプロセスカートリッジに関し、特にクリーニングブレードとブラシを使用する構成の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ートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真法を用いた画像形成装置の画像品質に対する要求が強くなっている。画像品質を向上させるためには、トナーの小粒径化、球形化がその有力な手段であることがわかってきた。また、フルカラー画像においては、画像の光沢が画像品質に大きく寄与することがわかってきた。
【０００３】
これらの要求を満足するトナーとして、粒径分布の狭い小粒径トナー、球形トナーが有効である。しかしながら、小粒径、球形トナーは、いくつかの問題点があることが知られている。最も重要な問題としては、像担持体表面の転写残トナーのクリーニング手段による完全除去が困難で、クリーニング不良が発生することである。特に現在クリーニング方式の主流であるブレード方式でクリーニングができないことは非常に大きな問題となっている。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来、クリーニング方式として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。クリーニングブラシ方式は電気的に帯電したトナーを吸着させてクリーニングするもので、像担持体へのダメージ低減など大きなメリットを有する。
【０００５】
しかしながら、このようなクリーニングブラシを用いたクリーニングにおいては、転写残トナーの極性の影響を受ける。転写残トナーは転写の影響でトナーの帯電極性が両極性にわたっての広い分布となり、このようなトナーでは、本来の帯電極性とは異なる逆帯電極性トナーである、弱帯電極性トナーを多く含んでいる。したがって、転写残トナーをクリーニングブラシ単独で像担持体から除去することはできず、クリーニングブレードとの併用、あるいは、クリーニング前に転写残トナーの極性をいずれかの極性に揃えるような処理が必要となる。
【０００６】
さらに、当初時には良好なクリーニング性能を発揮しても、クリーニングブラシの性能が経時的に低下するという問題がある。すなわち、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。
【０００７】
従来では、これらの問題を解決するために、広い帯電分布の転写残トナーを同極性のバイアス電圧が印加される２本のクリーニングブラシを用いて、それぞれ大きさが異なる電圧をクリーニングブラシに印加して、帯電量がばらついている残留トナーを良好にクリーニングし得るようにし、さらにそれぞれのクリーニングブラシに回収ローラを設け、クリーニングブラシ内へのトナーの詰まりを解消する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０６−１３０８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、２本のクリーニングブラシと２本の回収ローラによりクリーニング装置が構成されているので、装置が大きくなってしまうという問題もある。
【０００９】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、クリーニング装置の小型化および両極性にまたがる広い分布を持った転写残球形トナーのクリーニング性を両立させ、トナー回収の効率を上げ、電極保護を向上し、画像形成装置の利便性、メンテナンス性の向上を計ることができる画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、像担持体をクリーニングするクリーニングブレードおよびクリーニングブレードの当接位置よりも像担持体の回転方向に対して上流側に位置する回転するブラシ部材によって像担持体表面に付着した不要トナーを像担持体表面から除去するクリーニング装置を備え、ブラシ部材は複数であり、当該複数のブラシ部材は像担持体表面に付着した転写残トナーを回収保持した後に、複数のブラシ部材に対応する少なくとも一対の電極を表面に有する回収ローラにより、ブラシ部材からトナーを同時に回収されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、回収ローラの表面に複数対の電極毎に異なる極性の電圧を交互に印加することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、回収ローラの隣り合う電極が、複数のブラシ部材にそれぞれ接触するように配置したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、回収ローラ上の各電極に対向するブラシ部材と同じ極性の電圧を印加することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、回収ローラは、ブラシ部材からトナーを回収するときは静止させ、回収ローラからトナーを除去するときには回転することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、回収ローラは、電極が存在しない区間でブレード部材と当接することにより、回収ローラに付着しているトナーを除去することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、回収ローラの表面にコート層を設けることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、コート層はフッ素樹脂を含有した層であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の発明において、像担持体の表層に架橋構造を有するバインダー樹脂と、電荷輸送材を含有させることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の発明に使用され、着脱自在であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像のトナーによる現像装置と、像担持体クリーニング用のクリーニングブレードおよびクリーニングブレードの当接位置よりも像担持体の回転方向上流側に位置する２本の回転するブラシ部材によって像担持体表面に付着した不要トナーを像担持体表面から除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置において、２本のブラシ部材により像担持体表面に付着した転写残トナーを回収保持した後、２本のブラシ部材に対応する少なくとも一対の電極を表面に有する回収ローラにより、２本のブラシ部材からトナーを同時に回収する機能を有することを特徴とする画像形成装置により、２本のブラシ部材により像担持体から除去したトナーを１本の回収ローラでブラシ部材から回収するので、クリーニング装置を小型化できる。また、２本のブラシ部材により静電的に像担持体からトナーを吸着除去させるので、両極性にまたがる広い分布を持った転写残球形トナーを確実にクリーニングすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明を電子写真方式の画像形成装置に適用した実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る画像形成装置全体の構成及び動作について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、図１中の矢印Ａの方向に回転する像担持体としての感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１は、アルミニウム基体の外周面に有機感光体からなる感光層を形成したものを用い、そのドラム表層の材質がポリカーボネート製のものであり、オイラーベルト法の測定により測定した摩擦係数μが０．３≦μ≦０．６の範囲内のものである。
【００２２】
この感光体ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電装置２と、潜像形成手段としての露光装置３と、現像手段としての現像装置４と、転写手段としての転写装置５と、クリーニング手段としてのクリーニング装置６及び除電手段としての除電装置７とが配置されている。また、転写装置５により転写が行われる転写領域に対して、紙などの記録材Ｐが搬送される記録材の搬送方向（図１中、矢印Ｂの方向：紙面右から左の方向）の下流側には、記録材Ｐ上のトナー像を定着させる定着手段としての定着装置が配置されている。
【００２３】
上記帯電装置２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるためのものである。この帯電装置２は、帯電部材を感光体ドラム１の表面に接触させるか、又は感光体ドラム１の表面と微小な空隙を空けて配置させ、これに帯電バイアスを印加することによって、感光体ドラム表面を所望の極性及び所望の電位に、一様帯電させる。
この帯電部材としては、例えば弾性体からなる帯電ローラや、ワイヤー電極とグリッド電極を用いたスコロトロン帯電器などを用いることができる。なお、帯電装置２としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。
【００２４】
上記露光装置３は、帯電装置２によって帯電された感光体ドラム１の表面に、画像データに応じた静電潜像を形成するものである。この露光装置３は、例えば、発光素子としてＬＤ（Lａser Diode）あるいはＬＥＤ（Light Emitting Diode）を使用し、一様に帯電された感光体ドラム１表面に対して画像データに基づく光を照射することにより、その感光体ドラム１表面に静電潜像を形成する。なお、露光装置３としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。
【００２５】
上記現像装置４は、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行うものである。この現像装置４は、固定配置された磁界発生手段として、マグネットローラを内部に有する現像剤担持体である現像ローラを備えている。この現像ローラは、表面に現像剤を担持しながら回転することによって、現像剤を感光体ドラム１と対向する現像領域へ搬送する。本実施形態では、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、マグネットローラの磁力により現像領域でキャリアを穂立ちさせてブラシ状にして現像を行う磁気ブラシ現像方式を採用している。なお、現像剤としては、キャリアを用いずにトナーのみからなる一成分現像剤を用いてもよい。
【００２６】
上記現像ローラには、現像バイアス電源から現像バイアスが印加される。これにより、現像領域において、現像ローラ表面の電位と感光体ドラム１表面の静電潜像部分における電位との間に電位差が生じ、この電位差によって形成される現像電界の作用を受けて、現像剤中のトナーが静電潜像へ付着する。そして、感光体ドラム１上の静電潜像がトナー像になる。なお、現像装置４としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。
【００２７】
上記転写装置５は、感光体ドラム１上で形成された上記のトナー像を、図中矢印Ｂの方向に搬送されてくる記録材Ｐ上へ転写するものである。この転写装置５は、転写ローラ等の転写部材を感光体ドラム１の表面に所定の圧力で押圧して接触させ、その転写部材と感光体ドラム１との間に転写ニップを形成する。そして、この転写ニップで記録材Ｐを挟み込んで転写バイアス電源からトナーと逆極性の転写バイアスを転写部材に印加して形成される転写電界により、感光体ドラム１表面上のトナー像を記録材Ｐ上へ転写させる。なお、転写部材としては、例えば、弾性体からなる転写ローラや転写ベルト、あるいは、コロトロン、さらにワイヤー電極とグリッド電極を用いたスコロトロン帯電器などを用いることができる。なお、転写装置５としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。
【００２８】
このようにしてトナー像が転写された記録材Ｐは、上記定着装置へ搬送され、ここでトナー像が定着された後、機外へ排出される。
【００２９】
クリーニング装置６は、転写されずに感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーを感光体ドラム１の表面から除去するものである。クリーニング装置６については詳しく後述する。
【００３０】
除電装置７は、感光体ドラム１表面の残留電荷を除去するものである。残留電荷が除去された感光体ドラム１の表面は、次の画像形成に寄与することになる。なお、この除電装置７は、ＬＥＤなどを用いた光除電方式を採用しているが、これに限られるものではない。
【００３１】
トナーに関しては、本実施形態では画質向上のために、円形度が０．９８以上の球形トナーを使用している。ここでいう「円形度」は、商品名フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製）により計測した平均円形度である。具体的には、予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ml中に、分散剤として界面活性剤好もしくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜０．５ml加え、更に測定試料のトナーを０．１〜０．５g程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約１〜３分間分散処理し、分散液濃度が３０００〜１０,０００個／μｌとなるようにした試料を上記分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。
【００３２】
球形トナーとしては、従来から広く用いられている粉砕法により形状が歪な異形のトナー（粉砕トナー）を加熱処理等して球形化したものや、重合法により製造されたトナーなどを用いることができ、その製造方法は、特に限定されない。
このような球形トナーにおいては、上述したように、上記粉砕トナーを感光体ドラム１表面から除去するために用いられた従来のクリーニングブレードあるいはクリーニングブラシでは、その球形トナーを感光体ドラム１表面から十分に除去しきれず、クリーニング不良が発生する。
【００３３】
本発明の画像形成装置に使用されるクリーニング装置６について、以下に詳しく説明する。図２は本発明の画像形成装置に使用されるクリーニング装置６の構成例を示した断面図である。
【００３４】
クリーニング装置６は、感光体ドラム１の表面上の転写残トナーを掻き取って除去するためのクリーニングブレード８と、静電的に除去するための２本のクリーニングブラシ（第一クリーニングブラシ９および第二クリーニングブラシ１０）とを有して構成されている。さらに、第一クリーニングブラシ９および第二クリーニングブラシ１０により除去されたトナーを回収するための回収ローラ１３が２本のクリーニングブラシ９、１０と接触するように配置されている。
【００３５】
第一クリーニングブラシ９および第二クリーニングブラシ１０は、ブラシの長さが、たとえば０．２〜２０mmの範囲で、好ましくは０．５〜１０mmの範囲である。ブラシの毛の長さが２０mmを越すと、クリーニングブラシの稼動時間とともに感光体ドラム１との繰り返し摺擦により、ブラシ体の逆方向の傾斜角が減少して倒毛し、クリーニング機能が低下する。またブラシの毛の長さが、０．２mm未満では、感光体ドラム１に対する物理的な力が不足する。したがって、０．２〜２０mm、好ましくは０．５〜１０mmの範囲の毛の長さにすることによって、感光体ドラム１からのトナークリーニング性、感光体ドラム１へのトナー付着性が向上する。
【００３６】
第一クリーニングブラシ９および第二クリーニングブラシ１０には、それぞれ電源１１および電源１２が接続され、電圧を印加するようになっている。電源１１および電源１２はそれぞれ異なる電圧を出力してもよく、また同一であってもよい電圧を出力するように自在にできるようになっており、第一クリーニングブラシ９および第二クリーニングブラシ１０には、一般には異なる極性の電圧が印加されるようになっている。
【００３７】
転写装置５により記録材Ｐにトナーを静電的に転写させるため、トナーの極性とは逆の電圧を転写装置５に印加する。そのため、感光体ドラム１上の転写残トナーは本来のトナーの極性とは異なる極性に変化したトナーと正規の極性のトナーが混在した状態となっている。この両極性の転写残トナーをクリーニングブラシで静電的に除去するには、転写残トナーの極性を一方の極性に揃えるか、２本のクリーニングブラシを用いてそれぞれの極性のトナーを分けて除去することが好ましい。
【００３８】
本発明では、２本のクリーニングブラシによってそれぞれの極性のトナーを静電的に吸着して除去する構成が好ましい態様となっている。
さらに、転写残トナーには極性が弱い弱帯電トナーも存在しているため、クリーニングブラシによって静電的に除去できないトナーも存在するので、２本のクリーニングブラシで完全に近く感光体ドラム１からトナーを除去した残りのトナーはクリーニングブレード８によって除去する。
【００３９】
このクリーニングブレード８は、感光体ドラム１からのトナーの除去のみならず、たとえば、記録材Ｐとして紙を使用したときの紙粉、帯電装置２によって感光体ドラム１の放電により帯電したときの放電生成物、トナーに添加されている添加剤などを感光体ドラム１から除去する機能も有している。したがって、第一クリーニングブラシ９および第二クリーニングブラシ１０によりトナーを感光体ドラム１から除去し、さらにクリーニングブレード８を配置することが好ましい。
【００４０】
図３は、２本のクリーニングブラシからトナーを回収するための回収ローラ１３の構成図である。
回収ローラ１３は、金属芯金外周にアクリルやポリカーボネートなどの絶縁樹脂で構成されている。その他に使用可能な絶縁樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン−ターポリマー）、ＥＶＡ（エチレン−ビニルアセテートコーポリマー）、メタクリル樹脂等の汎用熱可塑性樹脂；エポキシ、フェノール、ユリア・メラミン、ポリウレタン、シリコーン等の熱硬化樹脂；ポリアミド（たとえば品名ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２など）、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリイミド等のエンジニアリングプラスチック類；テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素樹脂を挙げることができ、特にこれらに限定されない。
【００４１】
回収ローラ１３の表面には２組、計４つの電極（電極１３１（ａ）、（ｂ）および電極１３２（ａ）、（ｂ））が均等に配置されている。また、隣り合う電極に異なる極性の電圧を印加するように、電極１３１（ａ）、（ｂ）には電源１８が、また、電極１３２（ａ）、（ｂ）には電源１７が、それぞれ接続されている。また、電極１３１（ａ）、（ｂ）と電極１３２（ａ）、（ｂ）の電極間は絶縁からなる部材で構成されている。
電極としての材質は銅などの金属が良く、回収ローラ１３表面へはメッキ処理することで薄膜層を形成する。
【００４２】
図４は回収ローラ１３の断面図である。回収ローラ１３に付着したトナーを除去するためにブレード部材１４が当接されている。ブレード部材１４はカウンタ方向で回収ローラ１１と接触するように配置されている。回収ローラ１３は図中回転方向Cに回転するようになっており、回収ローラ１３が回転することによりブレード部材１４がトナーを機械的に除去するようになっている。
【００４３】
回収ローラ１３の表層は回収ローラ１３を保護するために表面層１３３が設けられている。この表面層１３３はブレード部材１４によるトナー除去性を向上させる目的も兼ねている。
表面層１３３の材料としては、シリコーンあるいは有機シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂を挙げることができる。さらに、ゴムを含有する材料にフッ素を含んだ、いわゆるテフロン（登録商標）系材料をコートしたものが挙げられる。フッ素を含んだテフロン（登録商標）系材料は表面エネルギーが低く、離型性に優れるためブレード部材１４によるトナー除去が容易に行えるようになる。
【００４４】
電極表面を覆う表面層１３３の厚さは電極表面の電界強度に影響を与え、特に垂直方向成分の電気力線への影響が大きい。そのため、０．５〜１０μｍ、好ましくは厚さ０．５〜３．０μｍの範囲で成膜して形成する。
ブレード部材１４は回収ローラ１３の電極にダメージを与えなければよく、たとえばウレタンゴムからなる弾性物質ブレードでも、ＳＵＳなどのステンレスを含む金属ブレードを用いてもよい。
【００４５】
図５は、回収ローラ１３と第一クリーニングブラシ９と第二クリーニングブラシ１０の位置関係を示した拡大図である。回収ローラ１３は２本のクリーニングブラシ（第一クリーニングブラシ９および第二クリーニングブラシ１０）と同時に接触するように配置している。このとき回収ローラ１３表面の電極１３１は第一クリーニングブラシ９、電極１３２は第二クリーニングブラシ１０とそれぞれ接触するようになっている。
【００４６】
上述したように、第一クリーニングブラシ９および第二クリーニングブラシ１０には異なる電圧を印加して、感光体ドラム１上の異なる極性のトナーを分離して除去するため、第一クリーニングブラシ９内のトナー極性と第二クリーニングブラシ１０内のトナー極性は異なる。したがって、回収ローラ１３表面のクリーニングブラシと接触しているそれぞれの電極には、接触しているクリーニングブラシ内のトナーが静電的に電極に付着するように電源から電圧が印加される。
【００４７】
図６は回収ローラ１３からブレード部材１４によりトナーをクリーニングする動作を示した図である。それぞれの電極１３１、１３２にトナーが回収され付着すると回収ローラ１３は矢印C方向に回転し、ブレード部材１４によりクリーニングされる。
【００４８】
本実施形態では回収ローラ１３には２組、計４つの電極（電極１３１（ａ）、（ｂ）および電極１３２（ａ）、（ｂ））が配置され、電極１３１（ａ）が第一クリーニングブラシ９と接触、電極１３２（ａ）が第二クリーニングブラシ１０と接触し、トナーを電気的に付着させ回収する。回収された回収ローラ１３のそれぞれの電極に付着したトナーは回収ローラ１３が回転することでブレード部材１４によってクリーニングされる。この回収ローラ１３クリーニング動作は回収ローラ１３が半回転することによって行われる。
つまり、それぞれのクリーニングブラシからトナーを回収するとき回収ローラ１３は静止した状態で、回収ローラからトナーを除去するときに半回転する動作を行う。
【００４９】
半回転させることによって、２つの電極１３１（ａ）および電極１３２（ａ）がブレード部材１４でクリーニングされ、次の２組の電極１３１（ｂ）および電極１３２（ｂ）が第一クリーニングブラシ９および第二クリーニングブラシ１０に接触し静止することでクリーニングブラシ内のトナーをそれぞれ除去することになる。
このように半回転ずつ回転、静止を繰返すことにより、クリーニングブラシから吸着除去する２つの電極１３１、１３２は常にフレッシュな状態であるため、クリーニングブラシからトナーを確実に吸着除去することが可能となる。
【００５０】
クリーニングブレード８および２本のクリーニングブラシにより除去されたトナーは、クリーニング装置６の内部に落下する。そして、図示しないトナー搬送機構により廃トナーとして図示しない廃トナーボトルへ搬送され、ここに蓄えられる。このようにして廃トナーボトルに蓄えられた廃トナーは、サービスマンなどにより回収される。なお、クリーニング装置６の内部に落下した転写残トナーを、リサイクルトナーとして現像装置４などに搬送し、再度現像に使用するようにしてもよい。
【００５１】
上述したクリーニング装置１３を用いた画像形成装置でクリーニング性の評価を行った。評価にはリコー製「imagio NEO 352」のクリーニング部を改造した。
図７は評価時のクリーニング装置１３の詳細構成図である。第一クリーニングブラシ９は感光体ドラム１とカウンタ方向で接触するように矢印D方向に回転し、本来のトナー極性であるマイナス極性の転写残トナーを回収するために+３００（V）の電圧を印加している。第二クリーニングブラシ１０も感光体ドラム１とカウンタ方向で接触するように矢印E方向に回転し、転写工程によりプラス極性に変化した転写残トナーを回収するために−３００（V）の電圧を印加している。回収ローラ１３は矢印F方向に回転する。実験には重合法により試作した球形トナーを用いた。
【００５２】
表１は回収ローラ電極１３１（ａ）および（ｂ）、回収ローラ電極１３２（ａ）および（ｂ）への印加電圧条件とクリーニング性の評価結果をまとめた表である。評価は画像面積率Ａ４横用紙で５％の横帯ベタ画像を作成し、本発明のクリーニング装置１３によりクリーニングさせたときの感光体ドラム１上の残留トナーを目視で確認し、ランク評価を行った。ランク値が大きいほどクリーニング性が良好で、ランク５が完全にクリーニング可、ランク１が前面クリーニング不良発生である。１５００００（枚）まで耐久試験を行ったクリーニング性の評価結果である。
【００５３】
【表１】
2007133034.tif 000003
【００５４】
第一クリーニングブラシ９に+３００（V）、第二クリーニングブラシ１０に-３００（V）の電圧を印加した場合、回収ローラ電極１３１（ａ）、（ｂ）に+６００〜+９００（V）、回収ローラ電極１３２（ａ）、（ｂ）に−６００〜−９００（V）の電圧を印加することにより、感光体ドラム１のクリーニング性が維持される結果となった。
【００５５】
次に、本発明の画像形成装置の形態について説明する。
図８は、本実施形態に係るプリンタに着脱可能なプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図である。像担持体としての感光体ドラム１と感光体ドラム１を帯電するための帯電ローラ２１と、感光体ドラム１にトナーを現像する現像装置２２と、本発明のクリーニング装置２３とで構成されている。
一般に、プロセスカートリッジは、クリーニング装置２３で回収した廃トナーを蓄えるスペースが必要である。通常、球形トナーを用いると、転写効率が良くなり転写残トナーが少なくなることから、従来の粉砕トナーに比べて廃トナーの量を少なく抑えることができ、プロセスカートリッジには有効である。
しかしながら、スペースの問題で小型のクリーニング手段しか搭載できないプロセスカートリッジではクリーニング不良が発生しやすいから、球形トナーを用いることが非常に困難であった。
【００５６】
本実施形態では球形トナーを用いても、小型構成で確実にクリーニングすることができるので、プロセスカートリッジに用いることが可能である。したがって、プロセスカートリッジ内における廃トナーを蓄えるスペースを小さくでき、コンパクトなプロセスカートリッジを実現できる。
また、一般に、このような電子写真方式の画像形成装置は、その構成が複雑で、これを構成する各装置を容易に交換したりすることが困難である場合が多いが、本実施形態のように交換等が必要な装置について一体に支持したプロセスカートリッジとすることで、その交換等が容易となり、利便性が向上する。
【００５７】
次に、本発明に用いられる像担持体としての感光体ドラム１の構成について説明する。
本実施形態に用いられる像担時体としての感光体ドラム１は負帯電性の有機感光体であり、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
図９は、本実施形態に用いた感光体ドラム１を表す断面図である。基層としての導電性支持体５０上に、絶縁層である下引き層５１が設けられている。そして、その上に感光層としての電荷発生層５２、電荷輸送層５３が設けられている。さらにその上に表面保護層５４が積層されている。
導電性支持体５０としては、体積抵抗１０10Ω・cm以下の導電性を示すものを用いることができる。
感光層は単層でも積層でもよいが、説明の都合上、先ず電荷発生層５２と電荷輸送層５３とからなる積層構成の場合から述べる。
【００５８】
電荷発生層５２は、電荷発生物質を主成分とする層である。電荷発生層には公知の電荷発生物質を用いることが可能であり、その代表として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、他のフタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられ、これらは有用に用いられる。これら電荷発生物質は単独でも、２種以上混合して用いることも可能である。
電荷発生層５２は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上、あるいは下引き層上に塗布し、乾燥することにより形成される。
【００５９】
塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。
電荷発生層５２の膜厚は、０．０１〜５μm程度が適当であり、好ましくは０．１〜２μmである。
【００６０】
電荷輸送層５３は、電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により単独あるいは２種以上の可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
電荷輸送物質の量は結着樹脂１００重量部に対し、２０〜３００重量部、好ましくは４０〜１５０重量部が適当である。また、電荷輸送層の膜厚は解像度・応答性の点から、２５μm以下とすることが好ましい。下限値に関しては、使用するシステム（特に帯電電位等）に異なるが、５μm以上が好ましい。
【００６１】
次に感光層が単層構成の場合について述べる。
感光層は、前述の電荷発生物質、電荷輸送物質、結着樹脂等を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを導電性支持体５０上ないし、下引き層５１上に塗布、乾燥することによって形成できる。電荷輸送物質を含有させずに、電荷発生物質と結着樹脂とから構成してもよい。また、必要により可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
【００６２】
結着樹脂としては先に電荷輸送層５３で挙げた結着樹脂のほかに、電荷発生層５２で挙げた結着樹脂を混合して用いてもよい。もちろん、先に挙げた高分子電荷輸送物質も良好に使用できる。結着樹脂１００重量部に対する電荷発生物質の量は５〜４０重量部が好ましく、電荷輸送物質の量は０〜１９０重量部が好ましく、さらに５０〜１５０重量部であればより好ましい。
【００６３】
感光層は、電荷発生物質、結着樹脂を電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコートなどで塗工して形成できる。感光層の膜厚は、５〜２５μm程度が適当である。
下引き層５１は一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。下引き層にはモアレ防止、残留電位の低減等のために酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物の微粉末顔料を加えてもよい。また、これらの下引き層は、前述の感光層の如く適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。
【００６４】
更に本発明の下引き層５１、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。この他、本発明の下引き層には、Ａl2O3を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物やSiO2、SnO2、TiO2、ITO（Indium-Tin-oxide）、CeO2 等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層の膜厚は０〜５μmが適当である。
【００６５】
本発明では最表面層に機械的磨耗を防止するために保護層５４を有している。
保護層５４のバインダー構成として、架橋構造からなる保護層５４も有効に使用される。架橋構造の形成に関しては、１分子内に複数個の架橋性官能基を有する反応性モノマーを使用し、光や熱エネルギーを用いて架橋反応を起こさせ、３次元の網目構造を形成するものである。この網目構造がバインダー樹脂として機能し、高い耐摩耗性を発現するものである。
【００６６】
電気的な安定性、耐刷性、寿命の観点から、上記反応性モノマーとして、全部もしくは一部に電荷輸送能を有するモノマーを使用することは非常に有効な手段である。このようなモノマーを使用することにより、網目構造中に電荷輸送部位が形成され、保護層５４としての機能を十分に発現することが可能となる。
電荷輸送能を有する反応性モノマーとしては、同一分子中に電荷輸送性成分と加水分解性の置換基を有する珪素原子とを少なくとも１つずつ以上含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とヒドロキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とカルボキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とエポキシ基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とイソシアネート基とを含有する化合物等が挙げられる。これら反応性基を有する電荷輸送性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００６７】
さらに好ましくは、電荷輸送能を有するモノマーとして、電気的・化学的安定性が高いこと、キャリアの移動度が速いこと等から、トリアリールアミン構造を有する反応性モノマーが有効に使用される。
これ以外に塗工時の粘度調整、架橋型電荷輸送層の応力緩和、低表面エネルギー化や摩擦係数低減などの機能付与の目的で１官能及び２官能の重合性モノマー及び重合性オリゴマーを併用することができる。これらの重合性モノマー、オリゴマーとしては、公知のものが利用できる。
【００６８】
また本発明においては、熱または光を用いて正孔輸送性化合物の重合または架橋を行うが、熱により重合反応を行う際には、熱エネルギーのみで重合反応が進行する場合と重合開始剤が必要となる場合があるが、より低い温度で効率よく反応を進行させるためには、開始剤を添加することが好ましい。
光により重合させる場合は、光として紫外線を用いることが好ましいが、光エネルギーのみで反応が進行することはごく稀であり、一般には光重合開始剤が併用される。
【００６９】
この場合の重合開始剤とは、主には波長４００ｎｍ以下の紫外線を吸収してラジカルやイオン等の活性種を生成し、重合を開始させるものである。なお、本発明においては、上述した熱及び光重合開始剤を併用することも可能である。
このように形成した網目構造を有する電荷輸送層５３は、耐摩耗性が高い反面、架橋反応時に体積収縮が大きく、あまり厚膜化するとクラックなどを生じる場合がある。このような場合には、保護層５４を積層構造として、下層（感光層側）には低分子分散ポリマーの保護層を使用し、上層（表面側）に架橋構造を有する保護層を形成しても良い。
上述した表層に非常に硬い保護層を設けた像担持体としての感光体を用いることにより、感光層としての機能が損なわれないようにしたまま本発明の画像形成装置のクリーニング部材による感光体膜削れを防止することができる。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置のクリーニング手段の詳細構成の断面図である。
【図３】本発明のクリーニングブラシからトナーを回収する回収ローラの斜視図である。
【図４】本発明のトナー回収ローラの断面図である。
【図５】本発明の回収ローラと第一および第二クリーニングブラシの位置関係を示した拡大断面図である。
【図６】本発明の回収ローラからブレード部材によりトナーをクリーニングする動作を示した断面図である。
【図７】本発明の画像形成装置の評価時のクリーニング装置の詳細構成断面図である。
【図８】本発明の着脱可能なプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の画像形成装置に用いた感光体の層構成の断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    感光体ドラム
２    帯電装置
３    露光装置
４    現像装置
５    転写装置
６    クリーニング装置
７    除電装置
８    クリーニングブレード
９    第一クリーニングブラシ
１０    第二クリーニングブラシ
１１、１２    電源
１３    回収ローラ
１４    ブレード部材
１７、１８    電源
２１    帯電ローラ
２２    現像装置
２３    クリーニング装置
５０    導電性支持体
５１    下引き層
５２    電荷発生層
５３    電荷輸送層
５４    表面保護層
１３１（ａ）、１３１（ｂ）    電極
１３２（ａ）、１３２（ｂ）    電極
１３３    表面層
Ｐ    記録材
【図１】
2007133034.tif 000004
【図２】
2007133034.tif 000005
【図３】
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【図４】
2007133034.tif 000007
【図５】
2007133034.tif 000008
【図６】
2007133034.tif 000009
【図７】
2007133034.tif 000010
【図８】
2007133034.tif 000011
【図９】
2007133034.tif 000012