JP2003280251A - 電子写真用トナーおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】クリーニング性が向上した小粒径で球形のトナ
ー及びクリーニング性に優れたクリーニング装置を提供
すること 【解決手段】体積平均粒径が３〜９μｍ、平均円形度が
０．９４０〜０．９９５の母体トナーに、少なくとも外
添加剤として、比表面積２０〜５０ｍ²／ｇ、嵩密度１
００〜２５０ｇ／ｌの粉末が、母体トナー１００重量部
に対し、０．３〜２．０重量部の比率で添加混合されて
いる電子写真用トナーを用いる。また、クリーニング装
置として、電圧を印加することによって、像担持体とク
リーニング手段間に静電的に吸着するような電界を形成
し、像担持体上に付着したトナーをクリーニングするク
リーニング装置を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、電子写真法にお
いて使用される電子写真用トナー、トナーのクリーニン
グ装置及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。これらの要求を
満足するトナーとして、重合法によるトナーがある。重
合トナーでは、粒径分布の狭い小粒径トナー、球形トナ
ーを効率的に製造することができる。更にワックスを含
有させた乾式球形トナーを用いることにより、耐ホット
オフセット性に優れ、とりわけフルカラー複写機などに
用いた場合に、定着ユニットにオイルを必要とせずに、
色再現性、透明性、光沢安定性に優れる画像が得られ
る。

【０００３】しかしながら、重合法による小粒径、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、ブレードクリーニ
ング方式においては、クリーニング時にトナーが像担持
体とクリーニングブレードとの接触部間で最密充填状態
に近くなり、像担持体に対して強い付着力を持っている
１層目トナーと次の２層目トナーとの間でトナーが滑
り、一層目トナーがクリーニング不良として像担持体上
に残ってしまうことである。このような問題を解決する
ために、以下に示すような提案がなされている。

【０００４】〈特開平５−２６５３６０号公報〉クリー
ニングブレードを像担持体表面に圧接し、像担持体表面
の残留トナーを除去する画像形成装置のクリーニング方
法において、クリーニングブレードに導電性部材を用い
て、これに交流バイアス電圧および現像時のトナーの帯
電電荷と同極性の直流バイアス電圧を印加して像担持体
表面の残留トナーを除去することを特徴とするクリーニ
ング方法。

【０００５】〈特開平７−２１００５３号公報〉転写後
の感光体上の残留トナーをクリーニングブレードで掻き
落して感光体表面を清掃する電子写真装置のクリーニン
グ装置において、クリーニングブレードを導電性材料で
つくり、それをアースするか、残留トナーと逆極性の直
流電圧を印加するか、残留トナーと同極性の直流電圧を
印加する又はそれに交流電圧を印加する方法。

【０００６】しかしながら、上記いずれの方法も、クリ
ーニングブレードを像担持体に当接し、トナーをかき取
ることによってクリーニングするというものであるた
め、従来の、トナーより低溶融粘度であるシャープメル
ト性のポリエステル系のトナーバインダーを用いたトナ
ーの場合、トナー樹脂内部の表面近傍に存在するワック
スが、その圧力によって表面に滲み出て像担持体にこす
りつけられることによって付着する、いわゆるワックス
フィルミングが起こってしまう。

【０００７】図２１はワックス含有トナーからワックス
が滲み出たときと、ワックスを含まないトナーを用いた
ときとのそれぞれの複写機の動作時間による感光体の摩
擦係数を測定した結果である。このように感光体へのワ
ックスフィルミングが発生すると、感光体の摩擦係数が
かなり低下してしまう。像担持体1へのワックスフィル
ミングにより像担持体1の摩擦係数が低下して像担持体1
とトナーとの付着力が低減する。このため、紙などの転
写材と感光体のニップ前で感光体上のトナーが放電によ
り転写材に異常転写しやすくなり、いわゆる転写チリと
いう異常画像が発生する。

【０００８】また、トナーについて着目すると、クリー
ニング性を良好にする条件としては、大粒径で、更に形
状が非球形であることが知られているが、この条件は高
画像品質を得る方向とは逆行する。また、トナーの外添
加剤の工夫により改良することが考えられるが、十分な
クリーニング性を得ることができなかった。

【０００９】外添加剤についての公知技術としては次の
ものをあげることができる。 〈特開平５−５３３６９号公報〉外添加剤として、ＢＥ
Ｔ比表面積が１〜１５０ｍ²／ｇで、炭素数５以上の飽
和又は不飽和の環状又は非環状有機基を有するカップリ
ング剤で処理された無機微粉体と、ＢＥＴ比表面積が１
６０〜４００ｍ²／ｇで疎水化度３０以上の無機微粉末
を有するトナーが記載されている。このトナーを用いる
と、現像ローラー上のトナーの帯電特性が不安定とな
り、トナーが現像ユニットからこぼれたり、飛散したり
する場合がある。

【００１０】〈特開平９−２８８３６９号公報〉外添加
剤としてＢＥＴ比表面積２０〜５０ｍ²／ｇ、ＰＨ６〜
８、疎水率８５％以上のシリカ微粒子を含有するトナー
が記載されている。このトナーは、流動性が十分でな
く、トナーの補給性が不十分になる場合がある。

【００１１】〈特開平６−２０２３７４号公報〉平均粒
径が３０ｎｍ以上、１００ｎｍ未満の無機微粒子を付着
させてなる非磁性一成分トナーが記載されている。この
トナーは、流動性が十分でなく、トナーの補給性が不十
分になる場合がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題点に鑑み、
本願発明が解決しようとする課題は次の通りである。 １）クリーニング性が向上した小粒径で球形のトナーを
提供すること。 ２）クリーニング性に優れたクリーニング装置を提供す
ること及びこれによりクリーニング不良による画像不良
をなくすこと。 ３）画像形成装置の像担持体にダメージを与えることの
ないクリーニング装置を提供すること、及びこれにより
像担持体を長寿命化すること。 ４）トナーにストレスを与えることなくクリーニングす
る装置を提供すること及びこれにより像担持体へのトナ
ーのワックスフィルミングの発生を防止して像担持体を
超寿命化すること。 ５）クリーニングローラの汚染を防止し、クリーニング
ローラ表面から像担持体への逆付着を防止するクリーニ
ング装置を提供すること。 ６）クリーニング装置の改良により像担持体を小径化で
きコストを低減できる画像形成装置を提供すること。

【００１３】

【課題を解決するための手段】が採用した構成 （１）体積平均粒径が３〜９μｍ、平均円形度が０．９
４０〜０．９９５の母体トナーに、外添加剤として少な
くとも比表面積２０〜５０ｍ²／ｇ、嵩密度１００〜２
５０ｇ／ｌの粉末を、母体トナー１００重量部に対し、
０．３〜２．０重量部の比率で添加混合されていること
を特徴とする電子写真用トナー。 （２）前記母体トナーの体積平均粒径と個数平均粒径の
比（体積平均粒径／個数平均粒径）が１．０１〜１．２
５であることを特徴とする上記（１）記載の電子写真用
トナー。 （３）外添加剤として滑剤を併せて添加混合されている
ことを特徴とする上記（１）または（２）記載の電子写
真用トナー。 （４）前記粉末が、疎水化処理されたシリカであること
を特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の電
子写真用トナー。 （５）上記（１）〜（４）に記載のトナーを用いた画像
形成装置におけるクリーニング装置であって、クリーニ
ング手段として電圧を印加することによって、像担持体
とクリーニング手段間に静電的に吸着するような電界を
形成し、像担持体上に付着したトナーをクリーニングす
るクリーニング装置。

【００１４】（６）前記クリーニング手段が、弾性体の
ローラ形状で構成されたクリーニングローラであること
を特徴とする上記（５）に記載のクリーニング装置。 （７）回動するクリーニングローラに当接するように清
掃部材を設けたことを特徴とする上記（６）に記載のク
リーニング装置。 （８）クリーニング手段の前工程に極性制御手段を有す
ることを特徴とする上記（５）〜（７）のいずれかに記
載のクリーニング装置。 （９）クリーニング手段がブラシローラであることを特
徴とする上記（５）に記載のクリーニング装置。 （１０）極性の異なるブラシローラを２本を有すること
を特徴とする上記（９）に記載のクリーニング装置。

【００１５】（１１）クリーニング手段は、像担持体を
摺擦するクリーニングブラシ、およびクリーニングブラ
シより像担持体の移動方向下流側に配置された像担持体
に当接するクリーニングローラ、を併用したことを特徴
とする上記（５）に記載のクリーニング装置。 （１２）クリーニングブラシはクリーニングローラを摺
擦するように配置したことを特徴とする上記（９）に記
載のクリーニング装置。 （１３）クリーニングローラの回転方向は像担持体の移
動方向に対しトレーリング方向であることを特徴とする
上記（６）〜（８）のいずれかに記載のクリーニング装
置。 （１４）クリーニングブラシの回転方向は像担持体の移
動方向に対しカウンタ方向であること、を特徴とする上
記（９）または（１０）に記載のクリーニング装置。 （１５）クリーニングブラシとローラへそれぞれ異なる
極性の電圧を印加することを特徴とする上記（１１）に
記載のクリーニング装置。

【００１６】（１６）像担持体をクリーニングするクリ
ーニング手段としてクリーニングローラを用い、クリー
ニングローラが像担持体を均一に帯電する帯電装置を兼
ねていることを特徴とする上記（５）に記載のクリーニ
ング装置。 （１７）画像形成動作時、もしくは画像形成動作終了後
に、像担持体を均一に帯電する帯電装置を兼ねるクリー
ニングローラにより像担持体からクリーニングされ、ク
リーニングローラ表面に付着しているトナーを除去する
トナー除去手段を有することを特徴とする上記（１６）
に記載のクリーニング装置。 （１８）トナー除去手段はブラシで構成され、像担持体
を均一に帯電する帯電装置を兼ねるクリーニングローラ
と接触していることを特徴とする請求項１６および上記
（１７）に記載のクリーニング装置。 （１９）トナー除去手段には電源から電圧が印加されて
いることを特徴とする上記（１７）または（１８）に記
載のクリーニング装置。 （２０）直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を用いて
クリーニングすることを特徴とする上記（１９）に記載
のクリーニング装置。

【００１７】（２１）上記（５）〜（２０）に記載のク
リーニング装置を用いてクリーニングすることを特徴と
するクリーニング方法。 （２２）変性されたポリエステルを少なくともトナーバ
インダーとして含有し、ワックスがトナーの内部に微分
散された状態で存在する上記（１）〜（４）に示すトナ
ーを用い、像担持体と、像担持体を帯電する帯電装置
と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、像
担持体上の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する現
像装置と、現像されたトナーを転写材に転写する転写装
置と、像担持体上に残留したトナーをクリーニング手段
に電圧を印加することによって、像担持体とクリーニン
グ手段間に静電的に吸着するような電界を形成し、像担
持体上に付着したトナーをクリーニングするクリーニン
グ装置を有することを特徴とする画像形成装置。 （２３）変性ポリエステルが、ウレア基を有する変成さ
れたポリエステルであることを特徴とする請求項２２に
記載の画像形成装置。 （２４）クリーニングされたトナーを、現像装置に再び
戻す手段を有することを特徴とする上記（２３）に記載
の画像形成装置。 以下では、上記（１）〜（２４）に記載の発明を、本願
発明１〜２４という。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
トナーの平均円形度が０．９４０〜０．９９５であるよ
うな球形に近いトナーであると、特にブレードを用いた
クリーニング方式の場合には、良好なクリーニング性を
得ることが困難であったが、本発明におけるように、平
均円形度が０．９４０〜０．９９５の母体トナーの体積
平均粒径を３〜９μｍとし、これに外添加剤として比表
面積２０〜５０ｍ²／ｇ、嵩密度１００〜２５０ｇ／ｌ
の粉末（以下「外添粉末」という。）を、母体トナー１
００重量部に対し０．３〜２．０重量部添加して母体ト
ナーの表面に付着させることによりトナーのクリーニン
グ性が良好になることが明らかになった。また、前記外
添粉末は疎水化処理されていることが、クリーニング性
向上のためにより好ましい。ただ、前記の外添加剤の添
加によってクリーニング性が良好になる理由は明らかで
はない。以下、本発明のトナーは、母体トナー、前記外
添粉末及び必要に応じて添加される滑剤等各成分から構
成されるが、以下では、これらの各成分について説明す
る。

【００１９】＜母体トナー＞ （平均粒径）母体トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）が ３
〜９μｍであり、特に、個数平均粒径（Ｄｐ）との比
（Ｄｖ／Ｄｐ）が１．０１〜１．２５である乾式トナー
により、とりわけクリーニング性が良好になる。一般的
には、トナーの粒子径は小さければ小さい程、高解像で
高画質の画像を得る為に有利であると言われているが、
逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。ま
た、本発明の範囲よりも体積平均粒子径が小さい場合、
二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌において
キャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力
を低下させたり、一成分現像剤として用いた場合には、
現像ローラーへのトナーのフィルミングや、トナーを薄
層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着を発生
させやすくなる。

【００２０】逆に、トナーの粒子径が本発明の範囲より
も大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが
難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた
場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。
また、体積平均粒子径／個数平均粒子径が１．２５より
も大きい場合も同様であることが明らかとなった。

【００２１】（粒径の測定方法）トナーの粒径（体積平
均粒径、個数平均粒径）は、コールターエレクトロニク
ス社製のコールターカウンターモデルＴＡ−IIにて測定
した。

【００２２】（円形度の測定方法）母体トナーの円形度
は、次のように定義できる。 円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長
／粒子投影像の輪郭長さ この円形度の測定方法としては、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て解析する光学的検知方法が適当で
ある。この値はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０
００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度とし
て計測できる。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１００〜１５０ｍｌ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フ
ォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を
０．１〜０．５ｇ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
ナーの形状及び分布を測定することによって得られる。

【００２３】（バインダー樹脂）母体トナーのバインダ
ー樹脂としては、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂等の樹脂を用いることが出来るが、ポ
リエステル樹脂が好ましく特に変性されたポリエステル
樹脂を用いることが好ましい。変性されたポリエステル
樹脂の変性に係わる置換基は、ウレア基、ウレタン基な
どが挙げられるが、ウレア結合で変性されたポリエステ
ルとしては、イソシアネート基を有するポリエステルプ
レポリマーとアミン類との反応物などが挙げられる。イ
ソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとし
ては、ポリオールとポリカルボン酸の重縮合物でかつ活
性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネ
ートと反応させた物などが挙げられる。上記ポリエステ
ルの有する活性水素基としては、水酸基（アルコール性
水酸基およびフェノール性水酸基）、アミノ基、カルボ
キシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち
好ましいものはアルコール性水酸基である。

【００２４】（着色剤）本発明のトナーに用いられる着
色剤は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の
トナーを得ることが可能な染料および顔料が使用でき
る。例えば、カーボンブラック、ランプブラック、群
青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシ
アニングリーン、ハンザイエローＧ、ローグミン６Ｇ、
レーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナク
リドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリア
リルメタン系染料などの染顔料など、従来公知のいかな
る染顔料をも単独あるいは混合して使用できる。

【００２５】（耐電制御剤）本発明のトナーに用いられ
る帯電制御剤は、前述のサリチル酸誘導体の金属塩を用
いることが特に好ましいが、必要に応じてカラートナー
の色調を損なうことのない透明もしくは白色の物質を添
加して、トナーの帯電性を安定的に付与することが出来
る。具体的には、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモ
ニウム塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられる
が、これらに限られるものではない。

【００２６】＜外添粉末＞ （外添粉末の比表面積）本発明で用いる外添粉末の比表
面積が２０ｍ²／ｇ未満の場合には、トナーの表面に外
添粉末が付着せずに単独で存在する場合があり、比表面
積が５０ｍ²／ｇより大きい場合には、トナーの流動性
が向上しすぎてクリーニング性が不十分になる場合があ
る。

【００２７】（外添粉末の添加量）外添粉末の添加量が
０．３重量部より少ない場合には、クリーニング不良に
よる黒スジが発生しやすくなり、また２．０重量部より
多く添加した場合には外添粉末が過剰に存在し、トナー
の表面に付着されず、トナーの帯電安定性を阻害する場
合がある。

【００２８】（外添粉末の材質）外添粉末の材質として
は、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、各種の有
機微粒子、各種金属粒子など何れのものでも良いが、シ
リカ、酸化チタン、が好ましく、特にシリカが好まし
い。また、本発明に用いられるシリカとしては、一般に
湿式法もしくは乾式法で生成されたものであるが、特に
乾式法（ケイ素化ハロゲン化合物の蒸気相酸化）により
生成された、いわゆるヒュームドシリカと称されるもの
が、流動性の面から好ましい。

【００２９】このヒュームドシリカは、従来公知の技術
によって製造されるものである。例えば、四塩化ケイ素
ガスの酸水素焔中における熱分解酸化反応を利用するも
ので、基礎となる反応は次のようなものだある。 ＳｉＣｌ₄＋２Ｈ₂＋Ｏ₂→ＳｉＯ₂＋４ＨＣｌ

【００３０】 また、この製造工程において例えば、塩
化アルミニウムまたは、塩化チタンなど他の金属ハロゲ
ン化合物をケイ素ハロゲン化合物とともに用いることに
よって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得るこ
とも可能であり、それらも本発明で外添粉末として使用
できる。また、シリカ微粉末を疎水化処理する方法とし
ては、シリカ微粉末の表面をシラン系化合物などで表面
処理する方法をあげることができる。

【００３１】すなわち、シリカ微粉末に結合している水
素基にシラン化合物を反応させ、水酸基をシロキシル基
などに置換することであり、したがって、疎水化度とは
疎水化前に存在した水酸基のうち、上記反応により消失
した水酸基の割合である。疎水化処理はシリカ微粉末に
ジアルキルジハロゲン化シラン、トリアルキルハロゲン
化シラン、ヘキサアルキルジシラザン、アルキルトリハ
ロゲン化シランなどを高温下で反応させることにより行
なわれる。また、前記シリカ微粉末の疎水化度は次の方
法により測定することができる。

【００３２】（疎水化度の測定方法）２００ｍｌのビー
カーに水５０ｍｌを入れ、さらに０．２ｇのシリカ微粉
末を添加する。そして、マグネットスターラーで緩やか
に攪拌しつつ、滴下時に先端が水中に浸漬されたビュー
レットからメタノールを加え、浮かんでいるシリカ微粉
末が沈み始め、完全に沈んだ時の滴下メタノールのｍｌ
数を読み、次式から求める。

【００３３】疎水化度（％）＝(滴下メタノールのｍｌ
数／(５０＋滴下メタノールのｍｌ数))×１００ メタノールはこの場合、界面活性剤の役割をし、メタノ
ールの滴下に伴って、浮いているシリカ微粉末がメタノ
ールを介して水中に分散するので、疎水化度の値が大き
いほどシリカ微粉末の疎水化度は高い。

【００３４】また、本発明においては、トナーの外添加
剤として滑剤を更に添加することにより、転写後の感光
体上の残留トナーのクリーニング性が良好になる。これ
は、滑剤が感光体とトナーとの付着力を低減させるため
と推定される。

【００３５】＜滑剤＞また、本発明に用いられる滑剤と
して、脂肪酸金属塩類やポリフッ化ビニリデン等を添加
しても良く、これらに限定されるものではない。 ＜その他の添加剤＞また、外添加剤として、トナーの流
動性を向上させる目的で、本発明に用いられる外添粉末
の他に、アルミナ等を添加しても良い。

【００３６】

【実施例】以下の記載では、部は重量部を意味する。

【００３７】

【実施例１】（母体トナー１の作製）ビーカー内にトナ
ーバインダーとしてスチレンアクリル共重合体の酢酸エ
チル／ＭＥＫ溶液２４０部、ペンタエリスリトールテト
ラベヘネート（融点８１℃、溶融粘度２５ｃｐｓ）２０
部、銅フタロシアニンブルー顔料４部を入れ、６０℃に
てＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍで攪拌し、均
一に溶解、分散させた。ビーカー内にイオン交換水７０
６部、ハイドロキシアパタイト１０％懸濁液（日本化学
工業（株）製スーパタイト１０）２９４部、ドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム０．２部を入れ均一に溶解
した。ついで６０℃に昇温し、ＴＫ式ホモミキサーで１
２０００ｒｐｍに攪拌しながら、上記トナー材料溶液を
投入し１０分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒お
よび温度計付のコルベンに移し、９８℃まで昇温して溶
剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、
［母体トナー１］を得た。

【００３８】この［母体トナー１］は、平均円形度：
０．９８２、体積平均粒径（Ｄｖ）：６．２μｍ、個数
平均粒径（Ｄｐ）：５．２μｍで、Ｄｖ／Ｄｐ：１．１
４であった。

【００３９】（トナー１の作製・評価）ついで、前記
［母体トナー１］１００部に疎水性酸化チタン０．８部
（表面積３０ｍ²／ｇ、嵩密度１８０ｇ／ｌ）を、ヘン
シェルミキサーにて混合して、本発明の［トナー１］を
得た。［トナー１］を、シリコーン樹脂をコートした球
形で平均粒径５０μｍのキャリアを重量比で５：９５の
割合で混合し、現像剤を得た。本現像剤を、リコー製の
Ｐｒｉｔｅｒ６５０（クリーニングブレードを搭載）を
用いて評価を行なったところ、クリーニング性は良好で
あった。

【００４０】

【実施例２】 （母体トナー２の作製） 結着樹脂１(ポリエステル樹脂、1/2流出開始温度：１２６℃) １００部 帯電制御剤（サリチル酸誘導体亜鉛化合物） ３部 着色剤（銅フタロシアニンブルー顔料（C.I.Pigment Blue 15）） ２部 上記の材料をブレンダーで充分混合したのち、１００〜
１１０℃に加熱した２本ロールによって溶融混練した。
混練り物を自然放冷後、カッターミルで粗粉砕し、ジェ
ット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、風力分級装置を用
いて各色の［母体トナー２］を得た。本母体着色粒子
を、８０℃の湯中に３０分浸した後に各物性値を測定し
たところ、平均円形度：０．９８８、体積平均粒径（Ｄ
ｖ）：７．５μｍ、個数平均粒径（Ｄｐ）：５．２μ
ｍ、Ｄｖ／Ｄｐ：１．１９であった。

【００４１】（トナー２の作製・評価）［母体トナー
２］１００部に疎水性シリカ１．５部、（表面積４０ｍ
²／ｇ、嵩密度１９０ｇ／ｌ）を、ヘンシェルミキサー
にて混合して、本発明の［トナー２］を得た。トナー２
を、リコー製のＩｐｓｉｏ５０００（クリーニングブレ
ードを搭載）を用いて評価を行なったところ、クリーニ
ング性は良好であった。

【００４２】

【実施例３】（トナー３の作製・評価）母体トナー２
に、疎水性シリカ１．５部、（表面積４０ｍ²／ｇ、嵩
密度１９０ｇ／ｌ）と、ステアリン酸亜鉛０．２部をヘ
ンシェルミキサーにて混合して、本発明の［トナー３］
を得た。この［トナー３］を、リコー製のＩｐｓｉｏ５
０００（クリーニングブレードを搭載）を用いて評価を
行なったところ、クリーニング性は良好であった。

【００４３】

【比較例１】（トナー４の作製・評価）［母体トナー
２］に、疎水性シリカ１．５部、（表面積１５０ｍ²／
ｇ、嵩密度８０ｇ／ｌ）をヘンシェルミキサーにて混合
して、比較例の［トナー４］を得た。トナー（４）を、
リコー製のＩｐｓｉｏ５０００（クリーニングブレード
を搭載）を用いて評価を行なったところ、クリーニング
不良が発生した。

【００４４】次に、本願発明５〜２４のクリーニング装
置及び画像形成装置の実施形態について述べる。

【００４５】（実施形態１）図１は本願発明５のクリー
ニング装置の概略図である。クリーニング装置はクリー
ニング部材とスクレーパブレード部材３と搬送コイル４
を有している。クリーニング部材はたとえば金属軸部の
周囲にゴム硬度１５°〜８０°でかつ体積抵抗が１０５
から１０１５（Ω・ｃｍ）である導電性弾性層（例え
ば、導電性ゴムで成形した層）を設けたものである。

【００４６】また、たとえば前記ゴム層の周囲に体積抵
抗１０６〜１０１６（Ω・ｃｍ）である導電性フッ素樹
脂からなるチューブまたはコート層を設けたものでもよ
い。このクリーニング部材は図示しない加圧部材により
３００〜７００（ｇｆ）の力で像担持体１表面に押圧さ
れ、また像担持体１表面に対して０．２〜１．０（ｍ
ｍ）の喰込み量を持つ位置に設置され、その表面の粗さ
がＲＺ≦５（μｍ）である。

【００４７】本実施例では、芯金５の周囲にゴム硬度７
０°、体積抵抗が１０９（Ω・ｃｍ）の導電性弾性体を
設けたものをクリーニングローラ２として使用し、ばね
によって５００（ｇｆ）の力で像担持体１表面に押圧
し、像担持体１に対して０．３（ｍｍ）の喰込み量をも
つ位置に設置した。また、図示していないクリーニング
ローラ２駆動手段により像担持体１の回転速度と等速で
回転するようになっている。このクリーニングローラ２
の回転に伴い、像担持体１上からクリーニングローラ２
上に付着した残留トナーはブレードホルダーで保持され
るシート状ポリウレタンからなるスクレーパブレード部
材３の接触部に達し、同スクレーパブレード３によりク
リーニングローラ２表面から引き剥がされ、回転する搬
送コイル４上に落下し、同搬送コイル４によってクリー
ニング装置外へ排出される。

【００４８】図２は前記クリーニング装置を用いた画像
形成装置の概略図である。この画像形成装置は、矢印Ａ
方向に回転する像担持体１を備え、その周囲に帯電装置
７、露光装置８、現像装置９、転写装置１０、クリーニ
ング装置１１、除電装置１２が配置されている。また、
図示していないが、像担持体１上から転写された転写材
上のトナー像を定着するための定着装置が配置されてい
る。

【００４９】像担持体１は、本実施の形態では負帯電の
ＯＰＣ（有機光半導体）感光体である。像担持体１は、
ＯＰＣ感光体以外でもよく、例えば無機感光体、アモル
ファスシリコン感光体などでもよい。帯電装置７は、像
担持体１と接触して配置され、所定の電圧を印加するこ
とによって像担持体１を所定の極性、所定の電位に帯電
する。

【００５０】本実施例においては帯電ローラを用い、像
担持体１をマイナス極性に一様に帯電させている。帯電
装置７は、像担持体１と非接触に配置された電極ワイヤ
とグリッド電極からなるスコロトロン帯電装置を用いて
もよい。露光装置８は発光素子としてＬＤを使用し、画
像データに基づき像担持体１に光を照射することによっ
て静電潜像を形成している。本実施例ではＬＤを用いて
いるがＬＥＤなどの発光素子を用いてもよい。

【００５１】現像装置９は、現像剤を保持するために内
部に固定されたマグネットローラを備えた回転自在の現
像剤担持体と現像剤を攪拌しながら搬送するための攪拌
搬送スクリューを備えている。本実施例では現像剤とし
てトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いた
二成分磁気ブラシ現像を用いている。キャリアを必要と
しない一成分現像の構成でもよい。

【００５２】現像剤担持体には、現像バイアス電源から
電圧が印加され、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。転写装置１０は、転写時に
像担持体１表面に所定の押圧力で接触し、図示していな
い電源から電圧が印加されることにより、像担持体１と
転写装置１０との間の転写ニップ部で像担持体１表面の
トナー像を転写材に転写する。本実施例では転写ローラ
を用いて転写を行っている。コロトロン、転写ベルトな
どの転写装置を用いてもよい。除電装置１２は像担持体
１の残留電荷を除電するもので、ＬＥＤを用いている。
なお、画像形成装置の像担持体１の回転する速度は２０
０（ｍｍ／ｓｅｃｃ）である。

【００５３】図２の画像形成装置を用いて、請求項６か
ら請求項８に記載する内容について説明する。画像形成
装置における作像工程後、クリーニング装置１１部へ送
られてきた像担持体１上の残留トナーはクリーニングロ
ーラ２との対向部に達する。表１に、ベタ画像を像担持
体１上に作像したときの現像後、転写後のトナー単位重
量あたりの帯電量（以後Ｑ／Ｍと呼ぶ）を測定した結果
を示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】画像面積を固定したベタ画像パターンを像
担持体１上に作像し、現像、転写、クリーニング等の各
プロセス終了後に画像形成装置のメインスイッチを強制
的にＯＦＦにし、像担持体１上に形成されたトナー像を
吸引治具によりエアーポンプで吸引しながら、そのトナ
ーのクーロン量をクーロンメータ（ケスレー製エレクト
ロメータ６１１）により測定し、吸引治具により吸引し
たトナーの重量とクーロン量から単位重量あたりのトナ
ー電荷量（μＣ／ｇ）を算出した。

【００５６】表１のように、転写電圧を変化させると転
写残トナーのＱ／Ｍも変化することがわかった。転写装
置１０に対しては、転写材の種類、画像形成装置の使用
環境や使用モード、また経時変動といった、様々な変動
因子に対する転写効率の変化を吸収するようにプロセス
コントロールが行われ、状況に応じて最良の画像が得ら
れる転写電圧になるように制御されている。その結果、
たとえば表１の転写電圧の変化があった場合に感光体
上の転写残トナーの帯電量が表１中の転写残トナーＱ
／Ｍのように変動する。

【００５７】そこで、クリーニングローラ２の芯金５部
に電源６より直流電圧を印加すると、転写残トナーは表
１に記載のようにマイナス極性であるので、クリーニン
グローラ２と像担持体１との間で形成するプラスの電界
により、トナーがクリーニングローラ２に付着し、像担
持体１はクリーニングされる。

【００５８】本実施例では像担持体１とクリーニングロ
ーラ２が同じ速度となるようにして、クリーニングロー
ラ２の芯金５に７００（Ｖ）印加した。この条件におい
て、残トナーをテープに転写し、その反射率（ＩＤ）を
測定したところは０．０２となり、良好にクリーニング
された。なお、この条件に限らず、４００〜８００
（Ｖ）でも同様に良好なクリーニング性が得られた。た
だし、この適正バイアスは環境条件、使用するクリーニ
ング部材の抵抗値、厚みなどにより変動する。

【００５９】なお、「残トナーＩＤ」の測定方法は以下
のとおりである。クリーニングローラ２通加後の像担持
体１上クリーニング残トナーを透明テープ（日東電工製
プリンタック）によりテープ転写し、その画像濃度（Ｉ
ｍａｇｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ）を画像濃度計（Ｘ−Ｒｉｔ
ｅ９３８）により測定し、その反射率を測定し残トナー
ＩＤとした。トナーが存在しない場合のテープの画像濃
度を測定してリファレンスＩＤとし、前記残トナーＩＤ
からリファレンスＩＤを差し引くことで、クリーニング
残トナーＩＤとした。

【００６０】そして、クリーニング装置でのクリーニン
グ性に優れている球形トナーを円形度に着目して比較
し、更にトナーの粒径分布を示す（体積平均粒径／個数
平均粒径）を変えたトナーで比較した残トナーＩＤの評
価結果を表２に示す。これにより、体積平均粒径／個数
平均粒径の値が小さいトナーほどクリーニング性が良好
となることがわかった。

【００６１】

【表２】

【００６２】また、上記に記載したトナー３を用いて像
担持体１上に形成した潜像を現像し、転写材に転写後、
クリーニング装置によってクリーニングする作像プロセ
スを１００００枚のコピー動作にわたって行い、像担持
体１表面を観察したが、フィルミング物質は認められな
かった。また、１００００枚コピー後の像担持体１を取
り出しクリーニング後の残トナーＩＤを調べたところ、
初期と同等で劣化も無かった。

【００６３】＜比較例２＞同様の実験を、比較例として
ブレードクリーニング装置を用いて行った。クリーニン
グブレードの材質としては、ウレタンゴムを使用し、食
い込み量１．０５（ｍｍ）、初期当接角度７９°、ヤン
グ率０．４５、自由長８（ｍｍ）、ブレードをブレード
ホルダーにセットし、上記圧接力および当接角で当接し
た。初期の像担持体１クリーニング残トナーＩＤは０．
０１であった。１００００枚コピー後、画像上の一部に
低画像濃度が観察され、感光体を取り出してみたとこ
ろ、フィルミングが発生していた。

【００６４】次に、クリーニングローラ２の回転速度が
像担持体１との間に速度差をもつようにした。クリーニ
ングローラ２は駆動装置により、像担持体１の回転速度
に対して速度差をもつように回転駆動されている。ま
た、上述したトナー１、３を用い、クリーニングローラ
２の芯金５にトナー１に対して５００（Ｖ）、トナー２
に対して６００（Ｖ）印加した。

【００６５】その結果、図３のように像担持体１表面か
らの残留トナーの除去効率が向上することがわかった。
確認実験として、上述したトナー３を用いて、像担持体
１上に形成した潜像を現像し、転写材に転写後、前記ク
リーニング装置によって、クリーニングする作像プロセ
スを１００００枚のコピー動作にわたっておこない、像
担持体１表面を観察したが、フィルミング物質は認めら
れなかった。また、１００００枚コピー後の像担持体１
を取り出しクリーニング後の残トナーＩＤを調べたとこ
ろ、初期と同等で劣化も無かった。

【００６６】次に、静止摩擦係数μの水準を振ったクリ
ーニングローラ２でクリーニングローラ２と像担持体１
に速度差を設けてクリーニング性を検証した。なお、像
担持体１の静止摩擦係数μＯＰＣ、クリーニングローラ
の静止摩擦係数μＲは図４に示す「オイラーベルト式」
で測定した。

【００６７】実験条件は、クリーニングローラ２と像担
持体１の速度差：−２０７（ｍｍ／ｓｅｃ） （像担持
体の速度：９４（ｍｍ／ｓｅｃ）、クリーニングロー
ラ：カウンター方向に１１３（ｍｍ／ｓｅｃ））、像担
持体静止摩擦係数μＯＰＣ：０．３７５、クリーニング
ローラバイアス：０（Ｖ）とした。その結果、像担持体
１表面の静止摩擦係数μＯＰＣとクリーニングローラの
静止摩擦係数μＲとの関係が、μＲ＞μＯＰＣとなって
いるときに、クリーニング性が良好であるという結果が
得られた。なお、この例ではクリーニングバイアスを印
加しない場合について記載したが、適正バイアス印加に
よりクリーニングローラ２と像担持体１速度差を最小に
することが可能である。

【００６８】次に、環境変動や経時劣化のため、転写電
圧を増大させる必要があった場合、転写残トナーの帯電
極性は表３のように、プラスに反転する。このままで
は、プラス極性のバイアスを印加したクリーニングロー
ラ２によるクリーニングではプラス極性トナーのクリー
ニングは不良となる。図５はクリーニングローラ２によ
る転写残トナーのクリーニング工程前に、極性制御手段
１３を配置した構成図である。

【００６９】本実施例では、極性制御手段１３としてタ
ングステンワイヤーに電源１４からＡＣ１００（μＡ）
とＤＣ−６０（μＡ）を印加し、コロナ放電させ、マイ
ナスの電荷を像担持体１および残留トナーに付与した。
極性制御手段１３通過後の残留トナーＱ／Ｍは表３の
のようになった。転写残トナーは極性制御手段１３を通
過しマイナス極性にそろえられた後クリーニングローラ
２との対向部に達する。ここで、クリーニングローラ２
の芯金５に電源６より直流電圧を印加すると、クリーニ
ングローラ２と像担持体１との間で形成する電界によ
り、トナーがクリーニングローラ２に付着し、像担持体
１はクリーニングされやすくなる。

【００７０】

【表３】

【００７１】（実施形態２）図６に実施例を示す。像担
持体１上に残留したトナー１５はＣＷ（時計回転）方向
に搬送され、同一方向に回転するブラシローラ１６によ
って、機械的に像担持体１より剥離、脱落される。ブラ
シローラ１６から脱落せずにローラに付着したままのト
ナーはバイアスローラ１７によって叩き落とされる。こ
のときバイアスローラ１７は回転していても固定状態で
も構わない。ブラシローラ１６や、バイアスローラ１７
から落とされたトナーはクリーニングユニット１８内に
在る回収ローラ１９によって現像タンクに回収され、再
利用される。又は、システム安定化の為、廃トナーボト
ルに回収され廃棄されても良い。

【００７２】像担持体１からクリーニングする際に転写
残トナーは極性を有する場合が有る。よって、転写バイ
アス電源２０からのバイアスをバイアスローラ１７に印
加してブラシローラ１６のブラシ先端に印加すること
で、ブラシによる機械的な力と同時に静電的な力も印加
され、更にクリーニング性が良くなる。

【００７３】本例ではバイアスローラ１７に介在させて
バイアス印加しているが直接、ブラシローラ１７の芯金
に印加しても良い。この転写バイアス電源２０からバイ
アスとしてはトナーの有する極性と逆のＤＣ電圧、又は
ＡＣ電圧、或るいはＤＣ電圧とＡＣ電圧の両者を重畳さ
せても良い。この印加によって、極性の異なるトナーは
ブラシに吸着される。又、ＡＣ電圧の印加によって極性
を持つトナーは極性を消去され、ブラシの機械力によっ
て像担持体１から叩き落とされる。

【００７４】なお、特にブラシの植毛間隔は行毎に交互
に植毛されていることにより、植毛間にあるトナーがブ
ラシによって、確実にクリーニングできる。また、植毛
の繊維径は植毛の隣接間のピッチと交互に植毛される行
数の関係より下記の値以上とすることにより、ｄ≧Ｐ／
ｎ （ｄ：植毛の繊維径， Ｐ：植毛軸方向ピッチ，
ｎ：植毛回転方向行数） 植毛構成を規定することでブ
ラシの両脇から転がり漏れるクリーニング不良トナーを
なくすことができる。また、ブラシ繊維（原糸）は主枝
と副枝から構成されていることにより、転がり漏れるト
ナーを確実にクリーニングすることができる。

【００７５】図７に実施例を示す。転写行程は高電圧を
印加することで、記録紙、もしくはカラーに使用する中
間転写媒体に静電的に像担持体１上のトナーを転写す
る。このとき、像担持体１と転写電極間では放電現象を
生じる場合もある。このとき、帯電量の小さいトナーや
極性異常のトナーは放電によって極性反転する場合があ
る。これによって、転写残トナーは極性が不均一とな
る。即ち、現像によって負極性を有するトナーの中に正
極性のトナーが混在する状態が生じる。

【００７６】それを防止するために、極性を均一化する
為に、これまでは前処理用帯電行程がクリーニング前に
設けられていた。この帯電行程は高電圧を像担持体１に
直接印加する為、オゾンや窒素酸化物が生じた。これら
の発生物は環境や人体への影響が問題視されてきた。
又、窒素酸化物は像担持体１の表面に付着し画像劣化の
要因となってきた。よって、前処理行程である帯電によ
る極性の均一化をせずに、各々の極性に適合したバイア
ス電圧を印加することで極性毎の転写残トナーを回収す
る。具体的には図６に示したブラシローラ１６に正極性
の転写バイアスを印加し、更に下流にブラシローラ２１
を具備し、これに負極性の転写バイアスを印加する。こ
れによって極性の混在した残留トナーのクリーニングが
可能となる。

【００７７】図８に側面から像担持体１上の残留トナー
のクリーニング状態図を示す。ブラシローラ１６は芯金
２４表面に基布上に植毛されたブラシ２３をスパイラル
上に巻き付けて構成している。基布はポリエステル系ナ
イロン系材質が一般的である。ブラシ２３は直毛又はル
ープ状で密度は５０，０００〜１５０，０００（本／ｉ
ｎｃｈ２）植毛ピッチ０．７〜０．９（ｍｍ）であるた
め、１カ所の植毛部には３０〜５０本の原糸束が植毛さ
れている。原糸は１５〜３０（μｍ）の太さの炭素含有
アクリル繊維によって構成されている。繊維は像担持体
に約１（ｍｍ）食い込まされた状態で設定されているた
め、繊維は座屈状態となる。ここで図９に図８をＡ視方
向から観察した状態を示す。

【００７８】クリーニングトナー２５はブラシ２３が存
在する箇所は先端に捕獲される。しかし、ブラシ２３が
植毛されていない植毛間では、非クリーニングトナー２
６はすり抜けて行く。これを改善するために図１０のご
とく次の行で、前行の植毛間に植毛することで抜けてき
たトナーは捕獲され、像担持体１はクリーニングされ
る。

【００７９】図１１に従来の植毛状態を示す。植毛は
行、列共に一定のピッチで碁盤目状に配列されている。
植毛された基布は一定のパイル幅（１５〜２０ｍｍ）の
ものが巻き付けられて製作されるが、植毛のピッチ間は
埋められない。そこで、図７に示すように列方向のピッ
チＰと植毛径ｄ、更に行方向で同一場所に植毛がくる行
数をｎとした時、ｄ≧Ｐ／ｎ の関係にする。これによ
ってすり抜けトナーはブラシに接触し確実に残留トナー
は捕獲、又は掻き落とされる。

【００８０】ブラシローラ１６は図８に示すように原糸
が束ねられて約５（ｍｍ）の毛足長さを有している。こ
の原糸は図１４に示すように直線状の繊維で、球状のト
ナーが接しただけであるとすり抜けてクリーニング不良
が発生する。これを防止するために図１５に示すように
直線上に植毛された主枝２７に捕獲用の副枝２８を設け
る。副枝２８の長さは０．０５〜０．１（ｍｍ）で僅か
に枝状の突起を設けることでブラシから転がり漏れるト
ナーを無くし、確実にブラシに当接されて残留トナーは
クリーニングされる。

【００８１】（実施形態３）図１６は別実施例のクリー
ニング装置の概略構成図である。また、図１７はクリー
ニング装置を用いた画像形成装置の概略図である。図１
６を使って実施形態３の発明を説明する。

【００８２】本願発明１１発明について説明する。クリ
ーニングブラシ２９を像担持体１とクリーニングローラ
３０のどちらにも摺擦するように配置したので、クリー
ニングブラシ２９による１次クリーニング効果によって
クリーニングローラ３０に到着する残トナー量を大幅に
低減し、しかもクリーニングローラ３０からのトナー掻
き落しをスクレーパや専用クリーニングブラシを付加す
ることなく実現できるので、高性能のクリーニングロー
ラ３０を活用したクリーニング手段を小型低コストに実
現できる。

【００８３】本願発明１６について説明する。クリーニ
ングローラ３０の回転方向を像担持体１にカウンタ方向
とした場合、クリーニングローラ上３０からクリーニン
グブラシ２９によって掻き落されなかったトナーは、ク
リーニングローラ３０の下流側のくさび形領域に移動さ
れてしまう。この時くさび形領域内でトナーが像担持体
１側に静電的あるいは機械的な作用力で付着してしまう
と、そのまま帯電手段へ通過してしまうことになる。本
発明はトレーリング方向としたので、前記掻き落されな
かったトナーは再度クリーニングローラ３０の上流側に
移動するので、もう一度クリーニングローラ３０のクリ
ーニング作用を受けることになり、クリーニング性を低
下させることがない。

【００８４】本願発明１７について説明する。クリーニ
ングローラ３０の回転方向を像担持体１にカウンタ方向
とした場合、クリーニングローラ３０の機械的な作用力
が大きくなり、トナーを機械的に掻き落す効果が得られ
る。しかしこのような構成を取ると、トナーが少ないと
きにはクリーニングローラ３０表面と像担持体１表面は
大きな周速差で摺擦されるので、研磨摩耗が進み耐久性
が低下する。

【００８５】本発明はトレーリング方向とすることで周
速差をなくすだけでなく、周速差を像担持体１速度の１
０％以下付与することで、機械的に掻き落す効果をクリ
ーニングローラ３０に付与し、クリーニング性能向上と
耐久性を両立することができる。機械的に掻き落す効果
は発明者らの実験によれば、僅か数％程度与えれば向上
効果が得られることが分かった。そこで耐久性を考慮
し、できる限り少ない周速差で装置を成立させるため、
１０％以下で運転する設定とした。

【００８６】本発明はクリーニングブラシ２９を像担持
体１とクリーニングローラ３０のトナー掻き落しに兼用
しているので、フリッカバー３１通過によって付着トナ
ー量が減少し、クリーニング能力が回復しているブラシ
先端が、先に微量のクリーニング済みトナーが付着して
いるクリーニングローラ３０に摺擦することで、効果的
に掻き落し能力を発揮し、若干の付着トナー量が増加し
た後、像担持体１上の比較的多量に付着しているトナー
の掻き落しに供されるように構成したので、クリーニン
グ性能に優れている。

【００８７】本願発明１８について説明する。像担持体
１に対しクリーニングブラシ２９をカウンタ方向、クリ
ーニングローラ３０をトレーリング方向としたので、ク
リーニングブラシ２９とクリーニングローラ３０間はト
レーリング方向となり摺擦速度はそれぞれのローラの速
度差で得られる。

【００８８】像担持体１は樹脂材料を用いた有機感光体
ローラが多用されており、その表面硬度はヒドリンゴム
などで作られるクリーニングローラ３０よりも格段に高
い。従ってクリーニングブラシ２９を摺擦する場合、像
担持体１にはクリーニング性能向上を優先し高速で摺擦
し、クリーニングローラ３０に対しては材料の強度を考
慮して低い速度で摺擦することが望ましい。前述のよう
にクリーニングローラ３０とクリーニングブラシ２９は
トレーリング方向となるので、本構成においてはクリー
ニングブラシ２９を像担持体１からの掻き落しとクリー
ニングローラ３０からの掻き落しに兼用してもクリーニ
ングローラ３０の耐久性を損なうことがない。

【００８９】本願発明１９について説明する。クリーニ
ングローラ３０は不図示のバイアス手段によってトナー
を吸着する方向の電界が像担持体との当接部で発生する
ように構成されており、主に静電吸着力によってトナー
を像担持体１上からクリーニングローラ３０上に吸着す
る作用を行う。このような作用力はトナー形状によらず
に発揮されるので、本実施例の球形乾式トナーであって
も容易にクリーニングすることが可能である。

【００９０】したがって、球形トナーを従来のブレード
クリーニング方法でクリーニングすることは困難であ
る。本発明はブレードクリーニング方法に置き換えうる
小型低コストの構成で球形トナーのクリーニング方法を
実現したので、球形トナーを活用した小型低コストかつ
高画質の画像形成装置を成立させることができる。

【００９１】また、強化フィラーを分散させた像担持体
１を使用したときにブレードクリーニング方法ではクリ
ーニングが行えない場合があった。本発明はブレードク
リーニング方法に置き換えうる小型低コストの構成で強
化フィラーを分散させた像担持体１のクリーニング方法
を実現したので、強化フィラーを分散させた像担持体１
を活用した小型低コストかつ高耐久の画像形成装置を成
立させることができる。

【００９２】（実施形態４）図１８は別実施例のクリー
ニング装置の概略構成図である。実施例はクリーニング
手段として、弾性体からなる導電性のクリーニングロー
ラ３２からなり、像担持体１の帯電装置を兼ねている構
成となっている。帯電兼クリーニングローラ３２は、像
担持体１と接触して配置され、矢印Ｂ方向に回転する。
帯電兼リーニングローラ３２は電源３３から電圧を印加
することによって像担持体１を所定の極性、所定の電位
に帯電する。本実施例では、像担持体１をマイナス極性
に一様に帯電させている。

【００９３】本実施例においては、球形や小粒径のトナ
ーをブレードでクリーニングする場合は、ブレードと像
担持体１表面で形成される当接部でトナーが密に充填さ
れた状態で集めら、この最密充填された像担持体１と直
接接している第一層目のトナーは、像担持体１に対して
強い付着力を持っているため、ブレードによるクリーン
ニングの時に、一層目と次の二層目との間でトナーが滑
ってしまい、一層目がクリーニングブレードの先端エッ
ジ部を押し上げ、通り抜けてしまい、クリーニング不良
となって像担持体１に残ってしまう。

【００９４】そのため、クリーニング方式としてクリー
ニングブレードを用いたときに、クリーニング不良を防
止するために当接を大きくする必要があるが、クリーニ
ングブレードと像担持体１との接する部分のトナーに大
きなストレスがかかり、トナー内部のワックスが滲み出
して像担持体１に付着し、ワックスフィルミング発生し
てしまうことがある。

【００９５】そこで、本実施例のクリーニング装置は、
小粒径、球形で従来トナーより低溶融粘度であるシャー
プメルト性のポリエステル系のトナーバインダーを用い
たトナーを用いても、像担持体１から確実にワックスフ
ィルミングさせずにクリーニングできるように、弾性ロ
ーラを用い、電圧を印加することによりクリーニングす
る構成になっている。さらに、そのクリーニングローラ
は像担持体１表面の帯電を行う構成になっている。

【００９６】クリーニングローラ３２は芯金３４を中心
にポリウレタンゴム、シリコンゴム、ブラジエンゴム等
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。

【００９７】また、クリーニングローラ３２の表面に
は、像担持体１への表面のピンホールによるバイアス電
流のリークを防止するために中抵抗層を設けている。場
合によっては、クリーニングローラ３２表面の汚れを防
止するためにさらに表面保護層を設けてもよい。本実施
例では、ローラの体積抵抗率が１０６〜１０１２（Ω・
ｃｍ）となるように調製したものを使用している。

【００９８】芯金３４には電源３３が接続されており、
電源３３からクリーニングローラ３２に電圧が印加さ
れ、像担持体１上の残留トナーが静電的な力によりクリ
ーニングローラ側へと引き寄せられ、クリーニングロー
ラ３２が回転することによりクリーニングを行うことが
可能となっている。

【００９９】本実施例では像担持体１をマイナスに帯電
し、マイナスに帯電したトナーを露光部に付着させる、
いわゆるネガポジ現像方式であるため、現像後の像担持
体１上の付着トナーはマイナス極性である。したがっ
て、転写装置にはプラスの電圧、あるいは電流を印加し
て転写材にマイナス極性のトナーを転写させるため、像
担持体１上の転写残トナーは転写バイアスの影響により
極性が反転し、プラス帯電トナーとなっている。したが
って、クリーニングローラ３２にマイナスの電圧を印加
することによって、像担持体１上のプラス帯電トナーと
なっている転写残トナーはクリーニングされることにな
る。

【０１００】具体的には、クリーニングローラ３２の芯
金３４に電源３３から−１３００（Ｖ）の電圧を印加す
ることによって、像担持体１を放電により−７００
（Ｖ））に一様に帯電させる。そして、入力画像データ
にしたがい露光装置３５により書き込みが行い、露光後
の像担持体１の表面電位を−１００（Ｖ）する。このよ
うにして形成された潜像に、現像剤を保持した現像装置
３６内の現像ローラに−４００（Ｖ）の電圧を印加して
マイナス極性のトナーを付着させて現像を行う。現像さ
れた像担持体１上の現像トナーは＋１５００（Ｖ）の電
圧が印加された転写ローラ３７により転写材３８に転写
され、像担持体１上にはプラス極性になった転写残トナ
ーが残る。

【０１０１】像担持体１の表面電位は転写の影響を受け
るが、除電装置３９の除電光によりその表面電位は０
（Ｖ）になる。そして、クリーニング工程でプラス極性
の転写残トナーは−１３００（Ｖ）印加されたクリーニ
ングローラ３２により静電的にクリーニングされ、再び
像担持体１を−７００（Ｖ）に帯電させることができ
る。

【０１０２】本実施例の帯電兼クリーニングローラ３２
を用いたクリーニング装置を具備した画像形成装置とブ
レードクリーニング装置を具備した画像形成装置を用い
て、プリント枚数によるクリーニング不良発生状況、ワ
ックスフィルミングの発生状況を確認した。ワックスの
像担持体１へのフィルミングは像担持体１の静止摩擦係
数μを測定し代用特性とした。像担持体１表面摩擦係数
は図４に示す様な「オイラーベルト式」で測定した。ま
た、クリーニングローラ３２を用いた画像形成装置はロ
ーラの汚れによる帯電への影響も確認した。

【０１０３】（その他の画像形成装置への適応）ローラ
クリーニング装置をその他の画像形成装置に適応した実
施例について説明する。図２２は実施形態１で説明した
ローラクリーニング装置５１を用い、水平に延在する転
写ベルト５６に沿って４つの画像形成ユニット５０を並
置した形式のカラー画像形成装置である。

【０１０４】画像形成ユニット５０は、像担持体５５、
帯電装置５２、露光装置５３、現像装置５４、ローラク
リーニング装置５１、除電装置５８で構成され、画像形
成ユニット５０はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラッ
クの各色ごとに４つ配置されている。各画像形成ユニッ
ト５０で現像された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５６により転写材５７に転写
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、転写材上に多重転写さ
れ、図示しない定着装置によって定着される。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。

【０１０５】転写されずに像担持体１上に残った転写残
トナーは、実施形態１で説明したローラクリーニング装
置５１によりクリーニングされるが、クリーニングブレ
ードを用いた場合は、像担持体１へのワックスフィルミ
ングにより像担持体１の摩擦係数が低下して像担持体１
とトナーとの付着力が低減する。このため、転写材５７
と像担持体１のニップ前で像担持体１上のトナーが放電
により転写材５７に転写しやすくなり、いわゆる転写チ
リという異常画像が発生する。

【０１０６】本実施例によるクリーニング装置５１を用
いることにより、像担持体１へのワックスフィルミング
がないため、転写チリが発生しない。したがって、本実
施例のように各画像形成ユニットでの４回の転写を必要
とするカラー画像形成装置において特に良好な画像を得
ることができる。

【０１０７】本実施形態では、実施形態１のローラクリ
ーニング装置を用いて説明したが、実施形態２、実施形
態３、実施形態４のローラクリーニング装置を用いても
同様の効果をえることができる。さらに、図２３は実施
例で説明したローラクリーニング装置を用いた複数の現
像装置５９〜６２と、中間転写体を有するカラー画像形
成装置を用いた概略図である。

【０１０８】本実施例に係るカラー画像形成装置は、複
数の現像装置５９〜６２により像担持体１に単色カラー
画像を形成し、中間転写体６４上に単色カラー画像を重
ねてフルカラー画像を形成し、このフルカラー画像を転
写装置６６によって転写材６５上に一括して転写する方
式を採用するフルカラー画像形成装置である。

【０１０９】フルカラー画像形成装置は、像担持体６
３、帯電装置６８、露光装置６９、４つの現像装置５９
〜６２、クリーニング装置６７、除電装置７０で構成さ
れ、現像装置５９〜６２はイエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラックの各色ごとに４つ配置されている。この場
合イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順番で現
像、中間転写体６４への転写が行われ、最終的に中間転
写体には４色フルカラーの画像が形成され、一括して転
写材６５に転写され、図示しない定着装置によって定着
される。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。

【０１１０】転写されずに像担持体１上に残った転写残
トナーは、実施例１で説明したローラクリーニング装置
によりクリーニングされが、クリーニングブレードを用
いた場合は、像担持体１へのワックスフィルミングが発
生し、中間転写体にもそのワックスが転移し、像担持
体、中間転写体両者の摩擦係数を低下させることにな
り、像担持体とトナー、中間転写体とトナーの付着力が
低減する。このため、上述したように放電による転写チ
リという異常画像が発生する。中間転写体６４への転写
（一次転写）、中間転写体６４から転写材への転写（二
次転写）でチリトナー量が多くなってしまう。

【０１１１】本実施例においては像担持体１へのワック
スフィルミングがないため、転写チリが発生しない。し
たがって、本実施例のように像担持体１から中間転写体
への各４色の一次転写と、中間転写体６４から転写材６
５への４色重ね画像の二次転写で、計５回の転写工程を
有する転写を必要とするカラー画像形成装置においては
特にチリのない良好な画像を得ることができる。のコー
ルターカウンターモデルＴＡ−IIにて測定した。

【０１１２】

【発明の効果】（本願発明１〜４） 転写後の感光体上
の残留トナーのクリーニング性が良好になる。特にブレ
ードを用いたクリーニング方式において有効である。 （本願発明５） 電界による静電的な力でクリーニング
してトナーあるいは像担持体に機械的なストレスを与え
ないので、トナー内部に分散されているワックスが染み
出すことがなくなる。 （本願発明６） 弾性体が像担持体の移動方向に対して
つれ回り方向に回転するので、弾性体で像担持体を摺擦
することがなく、また、像担持体へのハザードを低減す
ることができるので、像担持体を長寿命化することがで
きる。

【０１１３】（本願発明７） 像担持体と接触するロー
ラ表面からトナーを除去するので、ローラ表面から像担
持体への逆付着を防止できる。 （本願発明８） 転写後のトナー帯電極性がクリーニン
グ手段に印加されるバイアス極性と同じになった場合や
両極性のトナーが混在する場合に、残トナー帯電極性を
極性制御手段によりバイアス極性と逆極性に揃えるの
で、すべてのトナーを良好にクリーニングできる。 （本願発明９）ブレードのように強い力で当接されてい
ないため、像担持体へ摺擦する力も弱いため感光層への
ダメージがない。また、トナー内部に分散されているワ
ックスが染み出すことがなくワックスフィルミングしな
い。また、ジャムなどの異常により、多量なトナーが入
力されても100％クリーニングできなくても、ブラシに
よるトナーを散らす効果により、出力画像品質に影響を
与えない。

【０１１４】（本願発明１０） 正負の極性をローラ毎
に印加することで、極性の異なる残留トナーであっても
確実にクリーニング可能となる。 （本願発明１１） ブラシクリーニングによって画像残
像など付着量の多い部分に対しても十分なクリーニング
性能を発揮しつつ、掃き目状のクリーニング残に対して
ローラクリーニングによって確実に２段目のクリーニン
グを行うことによりどのような転写残トナーに対しても
優れたクリーニング性能が発揮できる。 （本願発明１２） クリーニングローラからのトナー掻
落し手段をクリーニングブラシで兼用し、２つのクリー
ニング手段の距離を短縮したので、像担持体を小径化で
きた画像形成装置が提供できる。

【０１１５】（本願発明１３） クリーニングローラを
トレーリング方向に回転させるので、クリーニングロー
ラ上に付着したトナーがクリーニングブラシの作用によ
り掻き落せなかった場合でも、掻き落し残トナーは再度
クリーニングローラの作用を受ける部位に搬送されもう
一度クリーニングされるので、クリーニング性能の低下
を回避できる。また、クリーニングローラが像担持体を
不要に摺擦運動することがないので磨耗劣化を軽減でき
る。 （本願発明１４） クリーニングブラシをカウンタ方向
に回転させたので、クリーニンブラシ上に付着したトナ
ーがクリーニングローラへの摺擦部に回転移動する前に
ブラシ付着トナーからトナーを振り落とすフリッカーバ
ーを用いた振り落とし運動を行った後、クリーニングロ
ーラを摺擦するので、クリーニングローラ摺擦に伴うク
リーニング性能の低下を回避できる。また、クリーニン
グローラのトナー掻き落しが効果的に行え、クリーニン
グ性が向上する。

【０１１６】（本願発明１５） ブラシクリーニングと
ローラクリーニング手段に異なる極性の電圧を印加して
いるので、トナーの帯電極性によらずいずれかの手段で
確実にクリーニングが行える。 （１３）本願発明１６によれば、クリーニングローラが
帯電手段を兼ねることにより、たとえば作像ユニットを
複数並置するようなカラー画像形成装置の場合、装置を
小型化できる。また、コストも下げることができる。 （本願発明１７） トナー除去手段により回収したリー
ニングローラ上のトナーをすみやかに除去するので、ク
リーニングローラの汚れを防止することができる。 （本願発明１８） ブラシを用いることにより、トナー
に対するストレスを低減することができる。

【０１１７】（本願発明１９） 静電的な力により、ク
リーニングローラからのトナー除去性能の向上するとと
もにトナーに対するストレスを低減することができる。 （本願発明２０）交流電圧を印加することにより、クリ
ーニングローラ上のトナーを振動させてク リーニング
ロ1ーラからのトナー除去性能を向上させることができ
る。また、トナーに対するストレスを低減することがで
きる。 （本願発明２１） 像担持体へのトナーのフィルミング
は、ワックスや顔料がトリガーとなって発生する場合が
多く、変性されたポリエステルをトナー中のバインダー
として含有することで、ワックスや顔料の分散が向上
し、フィルミングが発生しにくくなる。

【０１１８】（本願発明２２） 像担持体へのトナーの
フィルミングは、ワックスや顔料がトリガーとなって発
生する場合が多く、特にウレア基を有する変性されたポ
リエステルをトナー中のバインダーとして含有すること
で、ワックスや顔料の分散が向上し、フィルミングが発
生しにくくなる。 （本願発明２３）クリーニングされたトナーを、現像装
置に再び戻す手段を有することにより、廃棄されるトナ
ーを再利用することが可能となる。

【０１１９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクリーニング装置の例を示す概略図

【図２】本発明のクリーニング装置を用いた画像形成装
置の例を示す概略図

【図３】像担持体とクリーニングローラの線速差と残ト
ナーＩＤの関係を示す図

【図４】オイラーベルト式によるμの測定方法を示す図

【図５】極性制御手段を配置したクリーニング装置の構
成図

【図６】ブラシクリーニング装置の例を示す概要図

【図７】ブラシクリーニング装置の他の例を示す概要図

【図８】ブラシクリーニングの状態を示す図

【図９】図７を矢印Ａ方向からみた図（軸方向）

【図１０】図７を矢印Ａ方向に見た図（軸方向：交互配
列植毛状態の場合）

【図１１】従来のブラシローラの植毛状態を示す図

【図１２】千鳥配列状の植毛状態のブラシローラを示す
図

【図１３】ブラシローラを示す図

【図１４】図１３のブラシローラのＢ部拡大図（従来
例）

【図１５】本発明のブラシローラＢ部拡大図

【図１６】本発明のクリーニングローラ装置の概略図

【図１７】本発明の画像形成装置の概略図

【図１８】本発明の帯電兼クリーニングローラ装置の概
略図

【図１９】本発明の帯電兼クリーニングローラ装置を用
いた画像形成装置の概略図

【図２０】転写効率の実験結果を示す図

【図２１】ワックスフィルミング有無での感光体摩擦係
数の変化を示す図

【図２２】本発明のクリーニング装置を用いたカラー画
像形成装置の概略図

【図２３】本発明のクリーニング装置を用いた中間転写
体を有するカラー画像形成装置の概略図

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 9/087 Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１ 15/02 １０１ 15/24 15/24 9/08 ３３１ 21/10 21/00 ３１２ ３１４ (72)発明者 山田 博 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 山下 裕士 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 渡邊 真弘 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 杉山 恒心 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H005 AA01 AA06 AA08 AA15 AA21 CA08 CA14 CA25 CB07 CB13 DA07 EA05 EA07 EA10 2H078 AA13 BB01 CC08 DD03 DD15 DD40 DD64 DD66 2H134 GA01 GB02 HA03 HA04 HA05 HA09 HA10 HA11 HA12 HB01 HB09 HB15 HF12 KF03 KG01 KG07 KH15 2H200 FA02 FA09 GA14 GA16 GA18 GA23 GA33 GA45 GA46 GA53 GB02 GB13 GB15 GB36 HA02 HA12 HA28 HB03 HB12 HB22 HB28 HB46 HB47 HB48 JA02 LB02 LB08 LB12 MB04 MC02 NA02 NA06

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体積平均粒径が３〜９μｍ、平均円形度
   が０．９４０〜０．９９５の母体トナーに、外添加剤と
   して少なくとも比表面積２０〜５０ｍ²／ｇ、嵩密度１
   ００〜２５０ｇ／ｌの粉末を、母体トナー１００重量部
   に対し、０．３〜２．０重量部の比率で添加混合されて
   いることを特徴とする電子写真用トナー。
2. 【請求項２】 前記母体トナーの体積平均粒径と個数平
   均粒径の比（体積平均粒径／個数平均粒径）が１．０１
   〜１．２５であることを特徴とする請求項１記載の電子
   写真用トナー。
3. 【請求項３】 外添加剤として滑剤を併せて添加混合さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子写
   真用トナー。
4. 【請求項４】 前記粉末が、疎水化処理されたシリカで
   あることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   電子写真用トナー。
5. 【請求項５】 請求項１〜４に記載のトナーを用いた画
   像形成装置におけるクリーニング装置であって、クリー
   ニング手段として電圧を印加することによって、像担持
   体とクリーニング手段間に静電的に吸着するような電界
   を形成し、像担持体上に付着したトナーをクリーニング
   するクリーニング装置。
6. 【請求項６】 前記クリーニング手段が、弾性体のロー
   ラ形状で構成されたクリーニングローラであることを特
   徴とする請求項５に記載のクリーニング装置。
7. 【請求項７】 回動するクリーニングローラに当接する
   ように清掃部材を設けたことを特徴とする請求項６に記
   載のクリーニング装置。
8. 【請求項８】 クリーニング手段の前工程に極性制御手
   段を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに
   記載のクリーニング装置。
9. 【請求項９】 クリーニング手段がブラシローラである
   ことを特徴とする請求項５に記載のクリーニング装置。
10. 【請求項１０】 極性の異なるブラシローラを２本を有
    することを特徴とする請求項９に記載のクリーニング装
    置。
11. 【請求項１１】 クリーニング手段は、像担持体を摺擦
    するクリーニングブラシ、およびクリーニングブラシよ
    り像担持体の移動方向下流側に配置された像担持体に当
    接するクリーニングローラ、を併用したことを特徴とす
    る請求項５に記載のクリーニング装置。
12. 【請求項１２】 クリーニングブラシはクリーニングロ
    ーラを摺擦するように配置したことを特徴とする請求項
    ９に記載のクリーニング装置。
13. 【請求項１３】 クリーニングローラの回転方向は像担
    持体の移動方向に対しトレーリング方向であることを特
    徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のクリーニング
    装置。
14. 【請求項１４】 クリーニングブラシの回転方向は像担
    持体の移動方向に対しカウンタ方向であること、を特徴
    とする請求項９または１０に記載のクリーニング装置。
15. 【請求項１５】クリーニングブラシとローラへそれぞれ
    異なる極性の電圧を印加することを特徴とする請求項１
    １に記載のクリーニング装置。
16. 【請求項１６】 像担持体をクリーニングするクリーニ
    ング手段としてクリーニングローラを用い、クリーニン
    グローラが像担持体を均一に帯電する帯電装置を兼ねて
    いることを特徴とする請求項５に記載のクリーニング装
    置。
17. 【請求項１７】 画像形成動作時、もしくは画像形成動
    作終了後に、像担持体を均一に帯電する帯電装置を兼ね
    るクリーニングローラにより像担持体からクリーニング
    され、クリーニングローラ表面に付着しているトナーを
    除去するトナー除去手段を有することを特徴とする請求
    項１６に記載のクリーニング装置。
18. 【請求項１８】 トナー除去手段はブラシで構成され、
    像担持体を均一に帯電する帯電装置を兼ねるクリーニン
    グローラと接触していることを特徴とする請求項１６お
    よび請求項１７に記載のクリーニング装置。
19. 【請求項１９】 トナー除去手段には電源から電圧が印
    加されていることを特徴とする請求項１７または請求項
    １８に記載のクリーニング装置。
20. 【請求項２０】 直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧
    を用いてクリーニングすることを特徴とする請求項１９
    に記載のクリーニング装置。
21. 【請求項２１】 請求項５〜２０に記載のクリーニング
    装置を用いてクリーニングすることを特徴とするクリー
    ニング方法。
22. 【請求項２２】 変成されたポリエステルを少なくと
    もトナーバインダーとして含有し、ワックスがトナーの
    内部に微分散された状態で存在する請求項１〜４に示す
    トナーを用い、像担持体と、像担持体を帯電する帯電装
    置と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
    像担持体上の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する
    現像装置と、現像されたトナーを転写材に転写する転写
    装置と、像担持体上に残留したトナーをクリーニング手
    段に電圧を印加することによって、像担持体とクリーニ
    ング手段間に静電的に吸着するような電界を形成し、像
    担持体上に付着したトナーをクリーニングするクリーニ
    ング装置を有することを特徴とする画像形成装置。
23. 【請求項２３】 変性ポリエステルが、ウレア基を有す
    る変成されたポリエステルであることを特徴とする請求
    項２２に記載の画像形成装置。
24. 【請求項２４】 クリーニングされたトナーを、現像装
    置に再び戻す手段を有することを特徴とする請求項２３
    に記載の画像形成装置。