(57)【要約】【課題】使用するエネルギーが小さく、かつ単純な構成で転写残トナーを確実に除去できるクリーニング装置を提供する。【解決手段】クリーニング装置は、画像形成装置の像担持体５０１上の転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置であって、像担持体５０１との間の距離が像担持体５０１上の転写残トナーの径以下となるように備えられ、転写残トナーを摩擦によって帯電させる摩擦帯電部材５０２と、摩擦帯電部材５０２によって帯電させられた転写残トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加して電界を発生させる電界発生装置５０３と、前記電界の静電引力によって、非接触で前記像担持体から転写残トナーを回収するトナー回収装置５０５と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2016004080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の像担持体上の転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置であって、
前記像担持体との間の距離が前記像担持体上の転写残トナーの径以下となるように備えられ、転写残トナーを摩擦によって帯電させる摩擦帯電手段と、
前記摩擦帯電手段によって帯電させられた転写残トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加して電界を発生させる電界発生手段と、
前記電界の静電引力によって、非接触で前記像担持体から転写残トナーを回収するトナー回収手段と、を有することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記電界発生手段は、前記摩擦帯電手段の上部表面に備えられ、電源と接続された導電性部材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】
前記摩擦帯電手段は、複数備えられてい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】
前記トナー回収手段は、トナーを回収するためのブラシを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記トナー回収手段は、複数備えられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記電界発生手段に印加される電圧は、５Ｖから３００Ｖの範囲であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記電界発生手段に印加される電圧は、交流であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項８】
前記像担持体上の前記摩擦帯電手段より下流の位置に押し当てられ、物理的にトナーを回収する物理的トナー回収手段をさらに有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に用いられるクリーニング装置関し、特に、感光体に付着したトナーをクリーニングする性能が高いクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置等の画像形成装置における、感光体クリーニングプロセスは、安定した画像品質を提供するために重要な役割を持つ。感光体上に現像されたトナー画像は、紙または転写ベルトに転写されるが、１０％程度のトナーは感光体上に残る。
【０００３】
これらの転写残トナーは、次の画像形成プロセス実行時に、帯電不良や像流れ等を起こし画像品質の低下を招く。よって、転写残トナーをクリーニング装置で確実に回収することが、安定した画像品質の提供につながる。
【０００４】
従来のクリーニング方法は、弾性ブレードやファーブラシ、ゴムローラを用いるものであった。これらの発明は、クリーニング部材を感光体に押し当てて、物理的にトナーを回収する方法である。これら方法は現在も広く用いられている。また、クリーニング部材を外部電源とつなぎ、電圧を印加して静電的な力も加えて回収する方法がある。
【０００５】
しかし、このような感光体にクリーニング部材を当接してトナーをクリーニングする方法には、２つの課題があった。
【０００６】
１つ目は、感光体の帯電極性と逆極性に帯電し、感光体に強く付着したトナーの回収が困難であることである。転写残トナーの中には、転写プロセス内で放電の影響を受けて、帯電極性が変化するものもある。このようなトナーは、感光体に強く付着するため回収が困難となる。物理的に回収する場合はもちろん、静電力で回収する場合も、正負両極性のトナーが混在するため、効率的にトナーを回収することが難しい。
【０００７】
２つ目は、クリーニング部材が感光体と接触するため、経時で感光体を劣化させ、感光体の低寿命化を招くことである。経時で感光体が弾性ブレード等のクリーニング部材で摺擦されることにより削られたり、弾性ブレード等のクリーニング部材と感光体との間に、付着物が咬み込み、感光体表面を傷付けたりして、画像品質の低下を招くとともに、長寿命化において障害となる。
【０００８】
そこで、これらの２つの課題を解決するため、以下のようなクリーニング装置が発明された。
【０００９】
特許文献１においては、クリーニング装置上流に設けられた、コロナ放電装置によって、トナーの帯電極性を感光体の帯電極性と逆極性に帯電させる方法が提案されている。この発明には、感光体上のトナーを、コロナ放電装置へ送るための中間転写体が設けられている。
【００１０】
感光体上のトナーが静電気力で中間転写体上に移り、中間転写体上でコロナ放電により帯電する。さらに、中間転写体上で帯電したトナーは、再度感光体上に送り出され、クリーニング装置により除去される。これにより、逆帯電したトナーのクリーニングが容易になる。
【００１１】
特許文献２においては、感光体に離間して設けられた転写残トナー回収体との間の電界による、静電引力によりトナーを回収する方法が提案されている。トナー回収体と感光体に間に発生させた電界により、非接触でトナーを回収体に回収することができる。これにより、クリーニング装置が、経時で感光体を傷つけることがなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載された方法では、コロナ放電を用いてトナーを帯電させるため、放電に３ｋＶ〜４ｋＶの高いエネルギーが必要となる。さらに、放電は定常状態になるまでに時間がかかるため、安定してトナーを帯電させることが難しい。また、この発明は、コロナ放電装置とトナーをコロナ放電装置へ送る中間転写体と、コロナ放電のための外部電源が必要となり、従来装置から装置全体を大きく変更させる必要がある。
【００１３】
特許文献２に記載された方法には、２つの課題が残る。１つ目は、回収する転写残トナーのうち、正負一方の帯電極性にしか対応できないことである。転写残トナーは正負両方の極性を持ったトナーが集まっている。よって、クリーニング不良を防ぐためには両極性のトナーの回収を行わなければならない。
【００１４】
特許文献１に記載された方法では、１つの回収体を使って、一方の極性のトナーの回収を行う。よって、一方の極性にしか対応できず、他方の極性に帯電したトナーを効率的に回収できないため、クリーニング不良が発生すると考えられる。
【００１５】
２つ目は、高電界をかけることによる、高コスト化と、放電による感光体の劣化の危険性を持つことである。特許文献２によれば、トナーを回収体へ移動させるために、最高で５００Ｖの電圧を印加することになる。先述したコロナ放電と比較すると低い電圧であるが、この装置を導入することで高いエネルギーが必要となる。
【００１６】
また、５００Ｖの電圧は、回収体と感光体との距離、感光体表面の帯電状態にもよるが、感光体との間で放電が起こる可能性がある。放電によって感光体に電流が流れ、発熱し、劣化による低寿命化を起こす可能性がある。
【００１７】
本発明の目的は、使用するエネルギーが小さく、かつ単純な構成で転写残トナーを確実に除去できるクリーニング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のクリーニング装置は、画像形成装置の像担持体上の転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置であって、前記像担持体との間の距離が前記像担持体上の転写残トナーの径以下となるように備えられ、転写残トナーを摩擦によって帯電させる摩擦帯電手段と、前記摩擦帯電手段によって帯電させられた転写残トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加して電界を発生させる電界発生手段と、前記電界の静電引力によって、非接触で前記像担持体から転写残トナーを回収するトナー回収手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、使用するエネルギーが小さく、かつ単純な構成で転写残トナーを確実に除去できるクリーニング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のクリーニング装置の実施形態１の構成及び動作を示す図である。
【図２】本発明のクリーニング装置の実施形態２の構成及び動作を示す図である。
【図３】本発明のクリーニング装置の実施形態３の構成及び動作を示す図である。
【図４】本発明のクリーニング装置の実施形態４の構成及び動作を示す図である。
【図５】本発明のクリーニング装置の実施形態５の構成及び動作を示す図である。
【図６】感光体上のトナーが逆帯電する様子を示す図である。
【図７】感光体上のトナーの帯電の偏りを示す図である。
【図８】トナーの接触面による付着力の測定結果を示す図である。
【図９】原子間力顕微鏡によるトナー表面電位の測定結果を示す図である。
【図１０】転写残トナーを転がす前後の帯電量の測定結果を示す図である。
【図１１】画像形成装置の構成例を示す図である。
【図１２】タンデム型のフルカラー画像形成装置の構成例を示す図である。
【図１３】リボルバ型のフルカラー画像形成装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜画像形成装置の構成及び動作＞
まず、本発明が適用される画像形成装置の基本的な構成及び動作について説明する。図１１は、本発明を適用できる部材を搭載した画像形成装置の一例である。図１１において、画像形成装置１００は、図示しない本体筐体内に、図１１中時計方向に回転駆動される感光体である像担持体１０２が収納されている。像担持体１０２の周囲に、帯電部１０３、書込部１０４、現像部１０５、転写部１０６、紙分離部５０、クリーニング部１０７、除電部１０８等がある。
【００２２】
画像形成装置１００は、図示しないが複数枚の記録紙を収納する給紙カセットを備えている。給紙カセット内の記録紙は、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、転写部１０６と像担持体１０２の間に送り出される。
【００２３】
画像形成装置１００は、像担持体１０２を図１１中時計方向に回転駆動して、像担持体１０２を帯電部１０３で一様に帯電する。その後、書込部１０４により画像データで変調されたレーザを照射して像担持体１０２に静電潜像を形成し、静電潜像の形成された像担持体１０２に現像部１０５でトナーを付着させて現像する。
【００２４】
画像形成装置１００は、現像部１０５でトナーを付着してトナー画像を形成した像担持体１０２を、転写部１０６で像担持体１０２と転写部１０６との間に搬送されてきた記録紙に転写させ、トナー画像の転写された記録紙を定着部に搬送する。
【００２５】
定着部は、内蔵ヒータにより所定の定着温度に加熱される定着ローラと、定着ローラに所定圧力で押圧される加圧ローラとを備えている。転写部１０６から搬送されてきた記録紙を加熱、加圧して、記録紙上のトナー画像を記録紙に定着させた後、図示しない排紙トレー上に排出する。
【００２６】
一方、画像形成装置１００は、転写部１０６でトナー画像を記録紙に転写した像担持体１０２をさらに回転して、クリーニング部１０７で感光体表面に残留するトナーをブレードにより掻き落として除去した後、除電部１０８で除電する。
【００２７】
画像形成装置１００は、除電部１０８で除電した像担持体１０２を帯電部１０３で一様に帯電させた後、上記同様に、次の画像形成を行う。なお、クリーニング部１０７は、ブレードで像担持体１０２上の残留トナーを掻き落とすものに限るものではなく、例えばファーブラシで像担持体１０２上の残留トナーを掻き落とすものであってもよい。
【００２８】
図１２は、中間転写体を用いるタンデム型のフルカラー画像形成装置の一例である。図１３において、画像形成装置２００は、画像形成装置２００の筐体内に、図１２中時計方向に回転駆動される像担持体２０２が収納されている。この像担持体２０２の周囲に、帯電部２０３、書込部２０４、現像部２０５、転写部２０６、クリーニング部２０７、除電部２０８、中間転写体２０９等がある。
【００２９】
画像形成装置２００は、像担持体２０２を図１２中の時計方向に回転駆動して、像担持体２０２を帯電部２０３で一様に帯電する。その後、書込部２０４により画像データで変調されたレーザ光を像担持体２０２に照射して、像担持体２０２に静電潜像を形成する。そして、静電潜像の形成された像担持体２０２に現像部２０５でトナーを付着させてトナー像を現像する。
【００３０】
画像形成装置２００は、現像部２０５でトナーを付着してトナー画像を、中間転写体２０９で像担持体２０２から中間転写体２０９に転写させる。上記は現像ユニット２０１Ｋでの動作について説明しているが、同様の動作を現像ユニット２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃの３色についても行い、カラーのトナー画像を中間転写体に転写する。
【００３１】
画像形成装置２００は、複数枚の記録媒体、例えば記録紙を収納する給紙カセットを備えている。給紙カセット内の記録紙１００Ｐは、給紙ローラにより１枚ずつレジストローラ対でタイミング調整された後、中間転写体２０９と転写部２０６の間に送り出される。この転写部２０６にて、記録紙１００Ｐは中間転写体２０９からトナー画像を転写される。
【００３２】
次に、トナー画像の転写された記録紙１００Ｐを定着部に搬送する。定着部は、内蔵ヒータにより所定の定着温度に加熱される定着ローラと、定着ローラに所定圧力で押圧される加圧ローラとを備えている。転写部２０６から搬送されてきた記録紙１００Ｐを加熱、加圧して、記録紙上のトナー画像を記録紙に定着させた後、排紙トレー等に排出する。
【００３３】
先に示した画像形成装置１００と同様に、画像形成装置２００も、記録紙１００Ｐに転写した像担持体２０２をさらに回転して、クリーニング部２０７で像担持体２０２の表面に残留するトナーをブレードにより掻き落として除去する。この後、除電部２０８で除電する。
【００３４】
画像形成装置２００は、除電部２０８で除電した像担持体２０２を帯電部２０３で一様に帯電させた後、上記同様に、次の画像形成を行う。なお、クリーニング部２０７は、ブレードで像担持体２０２上の残留トナーを掻き落とすものに限るものではない。例えば、ファーブラシで像担持体２０２上の残留トナーを掻き落とすものであっても良いし、ブレード及びファーブラシの両方を備えた構成としても良い。
【００３５】
図１３は、本発明を適用できるリボルバ型のフルカラー画像形成装置の一例である。
リボルバ型のフルカラー画像形成装置は、現像装置の動作を切り替えることによって、１つの像担持体上に、順次複数色のトナーを現像していくものである。
【００３６】
画像形成装置３００は、像担持体３０２を図１３の中時計方向に回転駆動して、像担持体３０２を帯電部３０３で一様に帯電する。その後、書込部３０４により画像データで変調されたレーザ光を像担持体３０２に照射して、像担持体３０２に静電潜像を形成する。
【００３７】
そして、静電潜像の形成された像担持体３０２に現像部３０５Ｃ、３０５Ｍ、３０５Ｙ、３０５Ｋでトナーを付着させてトナー像を現像する。転写部３０６で中間転写体３０９のカラートナー画像を記録紙３００Ｐに転写し、トナー画像の転写された記録紙３００Ｐを定着部に搬送し、定着画像を得る。
【００３８】
一方、画像形成装置３００は、中間転写体３０９でトナー画像を記録紙Ｐに転写した像担持体３０２をさらに回転して、クリーニング部３０７で像担持体３０２表面に残留するトナーをブレードにより掻き落として除去した後、除電部３０８で除電する。
【００３９】
画像形成装置３００は、除電部３０８で除電した像担持体３０２を帯電部３０３で一様に帯電させた後、上記同様に、次の画像形成を行う。なお、図１２の場合と同様に、クリーニング部３０７は、ブレードで像担持体３０２上の残留トナーを掻き落とすものに限るものではなく、例えばファーブラシで像担持体３０２上の残留トナーを掻き落とすものであっても良い。
【００４０】
以降、ここの構成について詳細に説明する。
＜電子写真感光体＞
本発明に用いられる画像形成装置に搭載される部材のひとつとして像担持体の説明を行う。本発明に用いられる像担持体には電子写真感光体を用いることができる。電子写真感光体はトナー画像を記録紙または中間転写体に転写するため、トナーに対して大きな付着力を持つことは好ましくない。
【００４１】
電子写真感光体としては、導電性支持体上に少なくとも中間層、感光層を有していれば、上記以外のその他の層が形成されていてもよい。例えば、感光層が電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送層（ＣＴＬ）より構成される機能分離型タイプの電子写真感光体について説明する。
【００４２】
導電性支持体としては、体積抵抗１０１０Ω・ｃｍ以下の導電性を示すものが好ましい。例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したものが挙げられる。他にも、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを、押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管などを使用することができる。
【００４３】
また、エンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体として用いることができる。この他、上記導電性支持体上に導電性粉体を適当な結着樹脂に分散して塗工したものも、本発明の導電性支持体として用いることができる。この導電性粉体としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、またアルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ＩＴＯなどの金属酸化物粉体などがあげられる。
【００４４】
また、同時に用いられる結着樹脂には、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂があげられる。
【００４５】
このような導電性層は、これらの導電性粉体と結着樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、トルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。
【００４６】
さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、テフロン（登録商標）などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、本発明の導電性支持体として良好に用いることができる。
【００４７】
次に中間層について説明する。中間層は接着性を向上する、モアレなどを防止する、上層の塗工性を改良する、残留電位を低減するなどの目的で設けられる。中間層は、一般に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、溶剤を用いて塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。
【００４８】
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、アルキド-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などが挙げられる。特に、アルキド-メラミン樹脂が中間層として求められる機能の多くを満たすことができ好ましい。
【００４９】
また、無機顔料として酸化チタン、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、あるいは金属硫化物、金属窒化物などの微粉末を加えてもよい。特に酸化チタンは可視光および近赤外光にほとんど吸収がなく白色であり、電子写真感光体の高感度化に好ましい。
【００５０】
これらの中間層は、適当な溶媒を用いて、慣用される塗工法によって形成することができる。電子写真感光体の帯電性能向上のために中間層の塗工液中に少なくともエチレングリコールモノイソプロピルエーテルが好ましくは０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下含有されていることが望まれる。
【００５１】
さらに、かかる中間層としては、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して、例えばゾル−ゲル法等により形成した金属酸化物層も有用である。この他に、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、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、ＣｅＯ２等の無機物を真空薄膜作製法にて設けてもよい。中間層の膜厚は約０．１〜１０μｍ好ましくは１〜５μｍとするのが適当である。
【００５２】
次に電荷発生層について説明する。電荷発生層は電荷発生材料としては公知のものが用いることができ、例えば、チタニルフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニンなどの金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、フルオレノン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系又は多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料などが挙げられる。
【００５３】
本発明で用いられるフタロシアニン顔料としては、無金属フタロシアニンまたは金属フタロシアニンが挙げられる。モーザーおよびトーマスの「フタロシアニン化合物」（ラインホールド社、１９６３）等に記載されている合成法、及び他の適当な方法によって得られるものを使用する。
【００５４】
金属フタロシアニンの一例としては、銅、銀、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、インジウム、ナトリウム、リチウム、チタン、錫、鉛、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルトなどを中心金属にもつものが挙げられる。
【００５５】
また、フタロシアニンの中心核には前記金属原子の代わりに、三価以上の原子価を有するハロゲン化金属が存在していても良い。なお、フタロシアニンは各種結晶形が知られているが、α型、β型、Ｙ型、ε型、τ型、Ｘ型などの結晶形、及び非晶形など公知のものが使用できる。中でも、中心金属にチタンを有するチタニルフタロシアニン（以下ＴｉＯＰｃ）が特に感度が高く優れた特性を示しており、より望ましい。
【００５６】
次に電荷輸送層について説明する。前述のように、電荷輸送層は、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。
【００５７】
電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。電荷輸送物質としては、例えばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロキサントン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、２，６，８−トリニトロ−４Ｈ−インデノ〔１，２−ｂ〕チオフェン−４−オン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド、ベンゾキノン誘導体等の電子受容性物質が挙げられる。
【００５８】
正孔輸送物質としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物およびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、ポリシラン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、９−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等その他公知の材料が挙げられる。これらの電荷輸送物質は単独、または２種以上混合して用いられる。
【００５９】
結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００６０】
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、上述のように耐久性の点で電荷輸送層の膜厚は３０μｍ以上が必要である。また電荷輸送層の膜厚を極端に厚くした場合、解像度が低下する不具合があるため、３０〜５０μｍとすることが好ましい。
【００６１】
ここで用いられる溶剤としては、環境への負荷低減等の意図から、非ハロゲン系溶媒の使用が望ましい。具体的には、テトラヒドロフランやジオキソラン、ジオキサン等の環状エーテルやトルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素、及びそれらの誘導体が良好に用いられる。
【００６２】
本発明の感光体においては、感光層保護、及び低表面摩擦係数維持の目的で、保護層を最表層に設けてもよい。保護層に使用される結着樹脂としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリール樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリアリレート、ＡＳ樹脂、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。
【００６３】
また、感光体の保護層には、耐摩耗性を向上する目的でフィラー材料を添加してもよい。フィラーとしては有機性フィラーと無機性フィラーがあるが、フィラーの硬度の点から無機性フィラーを用いることが耐摩耗性の向上に対し有利である。このような無機性フィラー材料としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素などの無機材料が挙げられる。
【００６４】
これらのフィラーは少なくとも１種の表面処理剤で表面処理させることが可能であり、そうすることがフィラーの分散性の面から好ましい。フィラーの分散性の低下は残留電位の上昇だけでなく、塗膜の透明性の低下や塗膜欠陥の発生、さらには耐摩耗性の低下をも引き起こすため、高耐久化あるいは高画質化を妨げる大きな問題に発展する可能性がある。表面処理剤としては、従来用いられている表面処理剤すべてを使用することができるが、フィラーの絶縁性を維持できる表面処理剤が好ましい。
【００６５】
例えば、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤、高級脂肪酸等、あるいはこれらとシランカップリング剤との混合処理や、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、シリコーン、ステアリン酸アルミニウム等、あるいはそれらの混合処理がフィラーの分散性及び画像ボケの点からより好ましい。
【００６６】
シランカップリング剤による処理は、画像ボケの影響が強くなるが、上記の表面処理剤とシランカップリング剤との混合処理を施すことによりその影響を抑制できる場合がある。表面処理量については、用いるフィラーの平均一次粒径によって異なるが、３〜３０ｗｔ％が適しており、５〜２０ｗｔ％がより好ましい。
【００６７】
表面処理量がこれよりも少ないとフィラーの分散効果が得られず、また多すぎると残留電位の著しい上昇を引き起こす。用いられる溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなど、電荷輸送層で使用されるすべての溶剤を使用することができる。
【００６８】
また、保護層に電荷輸送層で挙げた電荷輸送物質を添加することは残留電位の低減及び画質向上に対して有効かつ有用である。保護層の形成法としては、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、リングコート等の従来方法を用いることができるが、特に塗膜の均一性の面からスプレーコートがより好ましい。
保護層の厚さは自由に設定可能であるが、保護層膜厚が著しく増加すると、画質が若干劣化する傾向が認められるため、必要最小限度の膜厚に設定することが好ましい。０．１〜１０μｍ程度が適当である。
【００６９】
＜トナー＞
トナーとしては、粒子に添加剤が含有せしめられたものを用いている。この添加剤としては、従来から公知のものを使用することができる。具体的には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物等である。
【００７０】
特に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌの酸化物であるシリカ、チタニア、アルミナなどが好適である。添加剤の添加量は、母体粒子１００重量部に対して０．５〜１．８重量部であることが好ましく、特に好ましくは、０．７〜１．５重量部である。
【００７１】
また、トナーとしては、処理剤を用いた表面処理を施したものを用いることが望ましい。かかる表面処理に用いる処理剤としては、有機系シラン化合物などが好ましい。例えば、メチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のアルキルクロロシラン類、ジメチルジメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のアルキルメトキシシラン類である。また、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル等でもよい。
【００７２】
表面処理方法としては、有機シラン化合物を含有する溶液中に添加剤を漬積し乾燥させる方法、添加剤に有機シラン化合物を含有する溶液を噴霧し乾燥させる方法等が挙げられる。また、トナーとしては、体積平均粒径の範囲が３〜７［μｍ］であるものを用いることが望ましい。
【００７３】
＜キャリア＞
磁性キャリアＣとしては、粒子径２０〜２００［μｍ］程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど、従来から公知のものを使用することができる。本プリンタでは、金属又は樹脂からなるコア中にフェライト等の磁性材料を含有し、且つ表層にシリコーン樹脂等による被覆が施された平均粒径５５［μｍ］のものを用いている。
【００７４】
表層の被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。また、ポリビニル樹脂、ポリビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂等でもよい。
【００７５】
また、スチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂などでもよい。また、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体などでもよい。
【００７６】
また、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂などでもよい。なお、必要に応じて導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。
【００７７】
かかる導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛などを用いることができる。これらの導電粉としては、平均粒子径［１μｍ］以下のものが好ましい。平均粒子径が［１μｍ］よりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になるからである。
【００７８】
＜帯電部＞
帯電部材の一種としてローラ方式を用いた帯電ローラがある。帯電ローラにより像担持体を一様に帯電させるがこのとき帯電ローラに汚れが付着していると像担持体の帯電にムラが生じ画像形成装置より出力される画像の乱れの原因となる。帯電ローラに付着する汚れはトナーであることが大多数であるため帯電ローラはトナーが付着しにくいことが好ましい。
【００７９】
帯電部材は、芯金のステンレス上に、イオン導電性のゴム層を形成している。ゴム層の抵抗は、抵抗値で１０４Ωから１０８Ω程度である。ローラのゴム硬度はＪＩＳ−Ａで４０°以上が良く、望ましくは７０°以上が良い。また、ゴム以外の導電性を持つものでもよく、エラストマー、樹脂等があげられる。これらも、ゴム硬度に相当する程度の硬さであることが望ましい。
【００８０】
樹脂を用いた場合、材料に弾性を持たないため、空隙を正確に維持しやすい、つまり、軸方向で感光体との間に空隙の違い等が生じにくいメリットがある。表層には、抵抗値が１０１０Ω程度の抵抗値を持つ表面層を形成している。
【００８１】
これは、感光体にピンホール等抵抗値の低い部分が存在した場合に、集中して電流が流れる現象を防止するためで、この表面層を設けたことでピンホールへの電流の集中を防いでいる。表層の抵抗値は、１０１０Ω以上であれば良い。
【００８２】
＜現像部＞
感光体に形成された静電潜像を現像する現像部には一般的に感光体にトナーを供給する部材として現像ローラを有する。現像ローラはトナーを像担持体へ受け渡す機能を有するため、トナーに対して大きな付着力を持つことは好ましくない。ゆえに本発明を好適に用いることができる。
【００８３】
＜１成分現像の場合の現像ローラ＞
現像ローラは、一成分トナーを摩擦により帯電させるために外周部がゴム等の摩擦係数の低い弾性材により形成されたローラ部と、このローラ部の中心を貫通する金属製の軸部とからなる。
【００８４】
弾性材に用いられる材料としては、弾性材ゴム、エラストマー等の弾性部材が挙げられ、具体的には、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴム、シンジオタクチック１、２−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、熱可塑性エラストマー（例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア、ポリエステル系、フッ素樹脂系）等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【００８５】
＜２成分現像の場合の現像ローラ＞
１成分と同様に外周部がゴム等の摩擦係数の低い弾性材により形成されたローラ部と、このローラ部の中心を貫通する金属製の軸部とからなるローラ、また表面が金属からなるローラ、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属も用いられる。
【００８６】
上記現像ローラの表面には、経時品質を安定化させるために適宜コ−ト材料を被覆されることがある。表層コート材料は、帯電がトナーと逆極性でも良いし、トナーを所望の極性に摩擦帯電する機能を持たせない場合は同極性でも良い。前者の表層コート材料としては、シリコーン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。
【００８７】
また後者の表層コート材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけるトナーフィルミングが極めて発生しにくい。
【００８８】
また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、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パーフルオロアルキルビニールエーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。
【００８９】
これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。さらに均一に現像ローラにコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。
【００９０】
＜中間転写体＞
中間転写体はトナー画像を記録紙に転写するため、トナーに対して大きな付着力を持つことは好ましくない。画像形成装置に用いる中間転写体は、少なくとも基層、弾性層、表面のコート層から構成される。中間転写体は、硬度の低い弾性層を設け、転写ニップ部でトナー層や平滑性の悪い用紙に対して変形できるようにしている。
【００９１】
中間転写体表面が局部的な凸凹に追従して変形できるために、過度にトナー層に対して転写圧を高めることなく、良好な密着性が得られ、文字の転写中抜けがなく、また、平滑性の悪い用紙等に対してもソリッド部等における転写ムラのない、均一性に優れた転写画像を得ることができるものである。
【００９２】
弾性層に用いられる材料としては、弾性材ゴム、エラストマー等の弾性部材が挙げられ、具体的には、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴム、シンジオタクチック１、２−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、熱可塑性エラストマー（例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア、ポリエステル系、フッ素樹脂系）等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【００９３】
弾性層の厚さは、硬度及び層構成にもよるが、０．０７〜０．３ｍｍの範囲が好ましい。０．３ｍｍ以上と厚いと、クリーニングブレードの押圧力により撓んだり、また、クリーニングブレードが中間転写体の中に押し込まれ、中間転写体の滑らかな移動を妨げる。又、０．０７ｍｍ以下と薄いと、二次転写ニップ部で中間転写体上のトナーに対する圧力が高くなり、転写中抜けが発生しやすくなり、さらに、トナーの転写率が低下する。
【００９４】
また、弾性層の硬度は、１０≦ＨＳ≦６５（ＪＩＳ−Ａ）であることが好ましい。中間転写体の層厚によって最適な硬度は異なるものの、硬度が１０°ＪＩＳ−Ａより低いと転写中抜けが生じやすい。これに対して硬度が６５°ＪＩＳ−Ａより高いものは、ローラヘの張架が困難となり、また、長期の張架によって延伸するために耐久性が無く早期の交換が必要になる。
【００９５】
また、中間転写体の基層は、伸びの少ない樹脂で構成している。具体的に、基層に用いられる材料としては、ポリカーボネート、フッ素樹脂（ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ等）、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂（シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ピニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【００９６】
また、基層に伸びの大きなゴム材料に帆布などの伸びを防止する材料で構成された芯体層をつくりその上に弾性層を形成する方法等を用いることができる。このときの芯体層に用いられる伸びを防止する材料としては、例えば、綿、絹、などの天然繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリウレタン繊維、ポリアセタール繊維、ポリフロロエチレン繊維、フエノール繊維などの合成繊維、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維、鉄繊維、銅繊維等の金属繊維からなる群より選ばれる１種あるいは２種以上を用い、糸状あるいは織布状のものを使用することができる。もちろん、上記材料に限定されるものではない。
【００９７】
上記の糸は１本または複数のフィラメントを撚ったもの、片撚糸、諸撚糸、双糸等、どのような撚り方であってもよい。また、例えば上記材料群から選択された材質の繊維を混紡してもよい。もちろん糸に適当な導電処理を施して使用することもできる。一方織布は、メリヤス織り等どのような織り方の織布でも使用可能であり、もちろん交織した織布も使用可能であり、導電処理を施すことも可能である。
【００９８】
さらに、中間転写体表面のコート層は、弾性層の表面を例えばフッ素樹脂等をコーティングするためのものであり、平滑性のよい層からなるものである。コート層に用いられる材料としては、特に制限はないが、一般的に、中間転写体表面へのトナーの付着カを小さくして二次転写性を高める材料が用いられる。
【００９９】
例えば、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等の１種類あるいは２種類以上、又は、表面エネルギーを小さくし潤滑性を高める材料、たとえばフッ素材脂、フッ素化合物、フッ化炭素、酸化チタン、シリコーンカーバイド等の粒子を１種類あるいは２種類以上、又は必要に応じて粒径を変えたものを分散させて使用することができる。また、フッ素系ゴム材料のように熱処理を行うことで表面にフッ素層を形成させ、表面エネルギーを小さくさせたものを使用することもできる。
【０１００】
また、必要に応じて、基層、弾性層又はコート層は、抵抗を調整する目的で、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化錫、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物（ＡＴＯ）、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物等を用いることができる。
【０１０１】
ここで、導電性金属酸化物は、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【０１０２】
＜本発明の原理及び構成例＞
本発明の原理について説明する。まず、転がし摩擦帯電の原理について説明する。トナーは感光体上に現像される前に、鉄粉などの部材と一緒に攪拌され摩擦帯電する。また、トナーは正負のどちら一方の極性に摩擦帯電するように設計されている。ここでは、トナーは摩擦帯電により負に帯電するものとする。
【０１０３】
感光体上に現像されたトナーは、転写プロセス内で紙や中間転写ベルトに転写される。しかし、転写プロセスに入ったトナーの一部は転写されずに感光体上に残るため、これらのトナーを除去する必要がある。感光体上に残ったトナーを転写残トナーと呼ぶ。
【０１０４】
図６に示すように、転写残トナーには、転写プロセス内で印加された電圧によって発生する放電により、極性が負から正に変化する逆帯電が起こる。このとき、転写残トナーの感光体に接触している面は、放電の影響を受けづらく、感光体接触面と逆の面では放電の影響を強く受ける。
【０１０５】
つまり、図７に示すように、転写残トナーの帯電状態に偏りが生じる。図８には、トナーの接触面による付着力の測定結果を示す。また、図９に原子間力顕微鏡によるトナー表面電位の測定結果を示す。
【０１０６】
転写残トナーは、感光体に当接した弾性ブレードやファーブラシ、空気や電界を用いた非接触でトナーを回収するなどのクリーニング装置によって除去される。しかしながら、逆帯電した転写残トナーは負に帯電した感光体と強く付着するため、これらのクリーニング装置で完全に除去することは難しい。さらに、クリーニング装置上流で転写残トナーが転がり、強く逆帯電した面が感光体に付着すれば、より一層除去しづらくなる。
【０１０７】
このように逆帯電した転写残トナーに対して、本発明の装置は部材との摩擦により転がせて、表面を一様に摩擦帯電させることができる。この装置の作用により、転写残トナーは強く逆帯電した面も含めて、元の負の極性に帯電させることができる。負極性に帯電したトナーは感光体との付着力が下がり、クリーニング装置での除去が容易となる。
【０１０８】
摩擦帯電部材の、トナーを転がし全体を摩擦帯電させるために必要な条件は以下のようになる。ただし、以下に示す条件は１つの例であり、本発明をこれらの条件に限定するものではない。
【０１０９】
接触領域の長さ：８０μｍ以上
トナー表面を一様に摩擦帯電させるためには、最低でもトナーを５回ほど回転させる必要がある。よって、接触領域の長さは感光体回転方向に８０μｍ以上必要である。
【０１１０】
仕事関数：４〜５ｅＶ
トナーを負に帯電させるためには、部材から電子を貰う必要がある。帯電のしやすさは帯電列や仕事関数などの指標がある。仕事関数の値が低いとプラスに、高いとマイナスに摩擦帯電しやすくなる。トナーを負に帯電させる場合は、そのためには、部材の仕事関数は４〜５ｅＶである必要がある。
【０１１１】
摩擦係数：感光体とトナーの付着力、１０〜１００ｎＮをはがせる程度
トナーは感光体と１０〜１００ｎＮ程度の力で付着している。よって、部材の摩擦係数はこれをはがせる程度に必要である。
【０１１２】
部材の位置：転写部下流で、トナーとの接触部分の距離が、感光体から２〜４μｍ離れた位置
一般的なトナー径は、３〜１０μｍ程度であるので、トナーを摩擦させて、かつ、滞留させないためには、部材のトナーと接触部分は、感光体から２〜４μｍ程度離す必要がある。
【０１１３】
以下、電界によるトナー回収の原理について説明する。トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加した電界により、トナーには静電引力がはたらき、トナーを移動させることができる。感光体からトナーを回収する際には、感光体表面に対向して電界発生装置を設け、電界発生装置により正の電圧を印加する。これにより、摩擦帯電部材によって負に帯電したトナーを回収することができる。
【０１１４】
また、移動させるために必要な引力は、トナーは摩擦帯電部材によって転がり、一瞬感光体から離れた状態となるため、ファンデルワールス力や液架橋力などの力は除外でき、静電引力のみ考慮すればよい。
【０１１５】
トナー回収時の印加電圧の設定値は、トナーの帯電量から考える。図１０は、転写残トナーを５〜１０秒転がせて摩擦帯電させた際の、転がし前後の帯電量の測定結果を示している。転がせた後、トナーは平均して−０．５ｆＣ程度の帯電量を持っていることが分かる。
【０１１６】
以下、その他の条件について説明する。
電界発生装置の位置：感光体表面から２０ｍｍ〜６０ｍｍ離れた位置
電界発生装置と感光体の間に摩擦帯電部材を設けるため、下限を２０ｍｍとする。また、遠すぎるとトナーを移動させるために必要な電界強度を得るために、電圧を大きくしなければならず、大きなエネルギーが必要となるため、上限を６０ｍｍとする。
【０１１７】
電圧印加方式：直流または交流、直流を重畳した交流
いずれの方法でも感光体からトナーを回収できる。ただし、交流を用いれば、トナーを感光体から移動させている際に、摩擦帯電部材に付着してしまった場合も、斥力により部材から剥がし取ることができる。
【０１１８】
印加電圧：５Ｖ〜３００Ｖ
感光体の回転速度と、図１０の摩擦帯電によるトナーの帯電量から考えて、下限を５Ｖとする。また、上記電界発生装置の位置から感光体との間に放電が生じる限界が３００Ｖ程度であるため、放電発生限界である３００Ｖを上限とする。放電によってトナーの帯電状態が不安定になったり、感光体が劣化したりする場合がある。そのため、印加電圧の上限を放電が発生しない３００Ｖとすることで、トナーの帯電状態を変化させることなく、安定してトナーを回収でき、感光体の寿命も長くなるという効果が得られる。
【０１１９】
交流電源の場合、
ピークピーク値：５Ｖ〜３００Ｖ
周波数：１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ
デューティー比：５０％以上１００％未満
直流重畳電圧：０Ｖ〜３００Ｖ
ピークピーク値と直流重畳電圧の範囲は上記、印加電圧で述べたとおりである。また、周波数やデューティー非はトナーの帯電量などから最適な値を選択する。
【０１２０】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態において、画像形成装置の構成及び動作、また、発明の原理については、これまでに説明した事項を適用することができる。ただし、実施形態の範囲はこれに限定されるものではない。
【０１２１】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１について説明する。図１に示すように、感光体５０１の転写部下流位置に、摩擦帯電によりトナーを帯電させるシート状のポリマー部材で形成された摩擦帯電部材５０２を設ける。ポリマー部材には、ポリエチレンテレフタレートやポリビニルクロライド、ポリカーボネートがある。
【０１２２】
また、摩擦帯電部材上部には、トナーを感光体５０１から回収するための電界発生装置を設ける。電界発生装置５０３は、電源５０４につながれた導電性部材の表面に、回収時にトナーに電流が流れないように、絶縁性部材で被覆したものを用いる。
【０１２３】
図１に示すように、まず、転写部から転写されずに感光体５０１上に残ったトナーが、本装置に流れてくる。ここで、トナーは転写部内での放電の影響を受け、正負の極性が混在した状態である。このトナーが、摩擦帯電部材５０２と接触し、転がることで摩擦帯電する。これにより、正負の極性が混在した状態から、一方の極性に帯電状態に制御することができる。
【０１２４】
次に、トナーの摩擦帯電極性と逆極性の電圧により発生させた電界で、トナーは電界発生装置へ向けて移動する。最後に、移動したトナーは、電界発生装置５０３と摩擦帯電部材５０２の中間に設けられた回収装置５０５により回収される。回収されたトナーには、電界発生装置５０３の表面が絶縁性部材で被覆されているため、電流が流れることない。よって、安定してトナーをクリーニングすることができる。
【０１２５】
＜実施形態２＞
図２に示すように、実施形態２においては、摩擦帯電部材を３枚用いた構成となっている。摩擦帯電部材を複数枚用いることで、トナーを確実に摩擦帯電することができ、クリーニング性能が向上する。摩擦帯電部材の枚数は、トナーの形状や粒径、電気抵抗などの摩擦帯電のしやすさにより、適切な構成を選択できる。
【０１２６】
＜実施形態３＞
図３に示すように、実施形態３においては、摩擦帯電部材５０２の背面に導電性部材５０２ａを設け、電源５０４を接続し、トナーを感光体５０１から回収するための電界を発生させる。さらに、電界で回収して摩擦帯電部材５０２に付着したトナーを回収するための回収装置５０５を設ける。回収装置５０５はブラシローラによってトナーを回収するものであっても良い。
【０１２７】
実施形態３においては、まず、転写部から転写されずに感光体５０１上に残ったトナーが、本装置に流れてくる。ここで、トナーは転写部内での放電の影響を受け、正負の極性が混在した状態である。このトナーが、摩擦帯電部材５０２と接触し、転がることで摩擦帯電する。
【０１２８】
実施形態３は、摩擦帯電部材５０２上に導電性部材５０２ａを設けている。即ち、導電性部材５０２ａは実施形態１における電界発生装置５０３と同じ役割を持ち、摩擦帯電部材５０２と一体となっている。そのため、電界発生装置を別途備える構成に比べて装置全体がコンパクトになるというメリットがある。
【０１２９】
これにより、正負の極性が混在した状態から、一方の極性に帯電状態に制御することができる。次に、トナーの摩擦帯電極性と逆極性の電圧により発生させた電界で、摩擦帯電部材５０２の上部表面にトナーが回収される。最後に、摩擦帯電部材５０２に付着したトナーを、回収装置５０５の回転するブラシを使って回収する。
【０１３０】
＜実施形態４＞
実施形態４では、図４に示すように、実施形態３の導電性部材５０２ａを介して電源５０４に接続された電界発生兼摩擦帯電装置を３つ用いた構成を有している。摩擦帯電部材を複数枚用いることで、トナーを確実に摩擦帯電し、クリーニング性能が向上する。摩擦帯電部材の枚数は、トナーの形状や粒径、電気抵抗などの摩擦帯電のしやすさにより、適切な構成を選択できる。
【０１３１】
＜実施形態５＞
実施形態５では、図５に示すように、実施形態１の構成に加えて、感光体５０１上の摩擦帯電部材５０２より下流に、クリーニングブレード５０６が備えられている。このように、トナーを回収する手段として、前述の電界発生装置５０３と併せてクリーニングブレード等を用いることで、より確実にトナーを回収することが可能となる。なお、クリーニングブレード５０６はファーブラシ、ゴムローラ等の、感光体に押し当てられ、物理的にトナーを除去するその他の部材に置き換えても良い。
【０１３２】
これらの実施形態により、正負両極性の転写残トナーが効率よく回収される。また、非接触によるクリーニング装置であることから、経時でクリーニング装置が感光体を劣化させることを防ぐことができる。さらに、転がりにより感光体から離れたトナーを回収できるため、回収するために発生させる電界は、ファンデルワールス力や液架橋力を考慮する必要がなく、数１０Ｖ程度の低エネルギーでクリーニングができる。
【０１３３】
また、本発明は、コピー機、プリンタ、ファックス等のカラー用画像記録装置全般に適用することが可能である。
【０１３４】
なお、上記の実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
１００、２００、３００    画像形成装置
１０２、２０２、３０２    像担持体
１０３、２０３、３０３    帯電部
１０４、２０４、３０４    書込部
１０５、２０５、３０５    現像部
１０６、２０６、３０６    転写部
１０７、２０７、３０７    クリーニング部
１０８、２０８、３０８    除電部
２０９、３０９    中間転写体
５０１    感光体
５０２    摩擦帯電部材
５０２ａ    導電性部材
５０３    電界発生装置
５０４    電源
５０５    回収装置
５０６    クリーニングブレード
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３６】
【特許文献１】特開平１−２５７９９１号広報
【特許文献２】特開平０９−００６２００号広報
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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