JP2004133269A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磨耗レートが低いドラム（ＥＢ）に対して、終始にわたり安定したクリーニング性を確保する。
【解決手段】クリーニング手段として、廃トナーをクリーニングブレードに再塗布する構成とし、予め廃トナーの代わりにクリーニングに有利となる初期剤を仕込ませておく。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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。まず、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。
【０００３】
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】
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、また、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。
【０００５】
また、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ずに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、弾性材料からな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、残留トナーをかき落とす方法が、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、耐摩耗性や、機械的強度や、耐油性や、耐オゾン性など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しかたは、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やすさや像担持体の表面性等にも大きく左右される。またトナー形状、粒径、材質など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】
一方実際の動作環境、特に温湿度の変動により、クリーニング性や像担持体の表層の磨耗具合は異なるため、耐久寿命を通してクリーニングブレードだけでクリーニングすることが難しい。このためクリーニング補助部材を設けることを提案されている。例えば、磁性現像剤をマグネットローラに捕集し、磁性現像剤を像担持体上に摺擦する構成を提案している特開平２−９１６７５号公報や、多孔質弾性ローラを像担持体に摺擦する構成を提案している特開昭６０−１０７０７６号公報などがある。
【０００９】
また、高画質化のためには、トナーの小型化が不可欠であるため、トナーの小型化が顕著になってきている。トナーの粒径が小さくなるにつれて、トナーと感光ドラムの表面との比表面積が大きくなるために、単位重量当たりでのトナーの感光ドラム表面への付着力が大きくなり、感光ドラムの表面のクリーニング性が悪化する。
【００１０】
そして、近年では、従来の粉砕法で生成される粉砕トナーに代わって、重合法で生成される重合トナーが、採用されてきている。重合トナーは、粉砕トナーよりも転写効率が良く、前述の転写された画像の定着時に離型材が不要であるという利点がある。さらに、重合トナーは粉砕トナーに比べ、真球度が高い。トナーの真球度が上がれば、感光ドラムの表面状態が同じで、クリーニングブレードの当接圧を粉砕トナーの場合と同じ当接圧とした場合には、クリーニングブレードからのトナーのすり抜けが多くなる。
【００１１】
一般的には、重合トナーを用いた画像形成装置では、クリーニングブレードの当接圧を上げ、トナーのすり抜けを防止している。また、前述したように、クリーニング補助部材を増設して、予めトナーをかきとることで、クリーニングブレードの負荷を軽減させている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例で説明したように、最近では、高画質化、低ランニングコスト化の要求を満たす画像形成装置には、以下のような課題があった。
【００１３】
粒径の小さなトナーや重合トナーに代表されるような真球度の高いトナーが使用されるため、感光ドラムとの付着力が増大し、クリーニングブレードの当接圧を上げなければならなくなった。
【００１４】
他方、高強度、対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てリフレシュし難くなり、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ので、クリーニングブレードの当接圧を上げることが出来なくなってきている、という相反した状況になってきた。
【００１５】
また、従来例であるように、クリーニング補助部材を採用することにより、クリーニングブレードへの負荷を減らすことができるので、有効な手段であったが、各々、以下のような課題を有していた。
【００１６】
磁性現像剤をマグネットローラに捕集し、磁性トナーを像担持体上に摺擦する構成は、磁力により保持している磁性トナーで摺擦するため、摺擦力が十分ではなく、また、カラートナーは非磁性トナーであるので、この構成では転写残として感光ドラム表面に付着している非磁性トナーを十分にかきとり、回収することが出来ない。
【００１７】
その他の方法として、多孔質弾性ローラを像担持体に摺擦する構成がある。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かきとり、自身に付着したトナーさらに他の手段でかきとらないと、いつまでもローラに連れまわって、感光ドラムとローラ間で摺擦を繰り返されて、融着を起こしてしまう。また逆に、十分にローラ表面からのかきとりが成されたとすると、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ついてしまうことがあった。
【００１８】
またクリーニング性は画像印字比率に対してもそれぞれの問題点を持ち、例えば画像印字比率が低い場合はクリーニングブレードのビビリ、捲れが生じ、逆に画像印字比率が高い場合はすり抜け現象を起こし易い。
【００１９】
本発明は上記問題を解決するものであって、高耐久（高強度、高対磨耗性）像担持体を用いて、小径で球形度の高いトナーを用いて成される、クリーニング性にとても厳しい状況下でも様々な印字モードで終始安定的にクリーニングでき、従来のクリーニング補助部材の欠点を克服して、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を目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明の下記の構成を特徴とする画像形成装置により達成される。
【００２１】
（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、像担持体の表面層が少なくとも熱、光、放射線の何れかにより重合あるいは架橋し硬化させたものであり、該クリーニング手段が少なくともクリーニング部材と、クリーニング部材に対して像担持体回転方向上流側にあるクリーニング補助部材と、廃トナー溜めとを有し、クリーニング補助部材は廃トナー溜めに溜まった廃トナーを像担持体上に塗布する機能を有し、廃トナー溜めとクリーニング補助部材の少なくとも一つに予め初期クリーニング補助剤を補充しておくことを特徴とする画像形成装置。
【００２２】
（２）前記初期クリーニング補助剤はトナーに対し、一次粒径１０〜１００ｎｍの微粒子を５〜２０重量部混合、外添したものであることを特徴とする（１）記載の画像形成装置。
【００２３】
（３）前記初期クリーニング補助剤中の微粒子は、現像剤中に含まれる外添剤であることを特徴とする（２）記載の画像形成装置。
【００２４】
（４）前記微粒子は疎水化処理された酸化チタンであることを特徴とする（３）記載の画像形成装置。
【００２５】
（５）前記微粒子は疎水化処理されたシリカであることを特徴とする（３）記載の画像形成装置。
【００２６】
（６）前記、像担持体の表面層が分子内に連鎖重合性官能基をもつ化合物を含有していることを特徴とする（１）記載の画像形成装置。
【００２７】
（７）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（１）記載の画像形成装置。
【００２８】
（８）前記、像担持体の表面層の不飽和重合性官能基をもつ化合物を重合あるい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（１）記載の画像形成装置。
【００２９】
（９）前記クリーニング補助部材は、付着したトナーをかきとるスクレーパ部材を有することを特徴とする（１）記載の画像形成装置。
【００３０】
（１０）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（１）記載の画像形成装置。
【００３１】
（１１）前記クリーニング補助部材は、その織度を０．２から３．５Ｔｅｘのブラシ繊維を有するファーブラシであることを特徴とする（１）記載の画像形成装置。
【００３２】
（１２）前記クリーニング補助部材は、その表面セル構造が０．１μｍから１００μｍのスポンジローラであることを特徴とする（１）記載の画像形成装置。
【００３３】
（１３）前記トナーは、形状係数ＳＦ１が１００〜１５０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１４０であることを特徴とする（１）記載の画像形成装置。
【００３４】
【発明の実施の形態】
［実施例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例１について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【００３５】
［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などのシリンダ状の基体の外周面に塗布して形成している。
【００３６】
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。
【００３７】
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は第一色目のトナーとしてイエロートナーが内包された第一の現像装置６ｙ、第二色目のトナーとしてマゼンタトナーが内包された第二の現像装置６ｍ、第三色目のトナーとしてシアントナーが内包された第三の現像装置６ｃ、第四色目のトナーとしてブラックトナーが内包された第四の現像装置６ｋを一体化した構成となっている。
【００３８】
まず前記第一の静電潜像は、第一色目のトナーとしてイエロートナーが内包された第一の現像装置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、二成分現像法、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。本実施形態においては非磁性トナーによるニ成分現像法を用いている。
【００３９】
可視像化された第一色目のトナー像は、回転駆動される第二の像担持体としての中間転写体７と対向する第一の転写部位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。
【００４０】
中間転写体７がシリンダー部に高圧電源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上に四色のトナー像を転写、重畳する。
【００４１】
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によって一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。
【００４２】
これにより第二の転写部位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。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。
【００４３】
［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、もしくは感光ドラムと称す。）。
【００４４】
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いは架橋し、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出来る。従って本発明における表面層を形成する手は、表面層用の重合或いは架橋し硬化させることが出来る化合物を融解、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、これを前記した硬化手段により硬化するという手順となる。感光体を効率よ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は可能である。
【００４５】
発明の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、或い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。本発明は、少なくて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いは架橋し硬化させることが出来る化合物を含有していればよい。但し、感光体としての特性、特に残留電位など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。
【００４６】
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、感光体特性の劣化無く残留電位の上昇が起こらず、十分な硬度を示すことが出来る点で、放射線を用いることが好適である。
【００４７】
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、パルス型及びらミーナ型等の何れの形式も使用することが出来る。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。また照射線量は好ましくは１０ＫＧｙから１０００ＫＧｙの範囲、より好ましくは３０ＫＧｙから５００ＫＧｙの範囲である。加速電圧が上記を越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。また、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やすく、線量が多い場合には感光体特性の劣化が起こりやすいので注意が必要である。
【００４８】
重合或いは架橋し硬化させることの出来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、さらにその中でもアクリル基、メタクリル基、及びスチレン基をもつ化合物が特に好ましい。
【００４９】
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−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無く、比較的分子量の小さいものを示し、オリゴマ−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。また、ポリマー又はオリゴマ−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。
【００５０】
また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、正孔輸送機能をもった不飽和重合性化合物であることが更に好ましい。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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出来る。
【００５４】
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、また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。
【００５５】
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、また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。
【００５６】
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など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。
【００５７】
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。
【００５８】
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な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出来る。
【００５９】
表面保護層として用いた場合、その下層にあ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出来る。
【００６０】
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などの問題点が生ずる。この場合にも感光層の厚みは５〜３０μｍの範囲であり、この時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。
【００６１】
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いは溶解させたものなどを用いて、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。また、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。
【００６２】
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よい。
【００６３】
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、また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などが挙げられる。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出来る。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よい。
【００６４】
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。
【００６５】
また、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。
【００６６】
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１０^１０〜１０^１５Ω・ｃｍの範囲であることが好ましい。
【００６７】
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出来る。
【００６８】
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種或いは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出来、特に制限されるものではない。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
また本実施形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をかけ、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。
【００７３】
［帯電］
本実施例における帯電手段たる可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ３は芯金上にゴムあるいは発泡体の中抵抗層を形成することにより作成される。
【００７４】
中抵抗層は、樹脂（本実施例ではウレタン）、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。
【００７５】
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など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。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１０^４〜１０^７Ωの抵抗が望ましく、本実施例では１０^６Ωを用いている。
【００７６】
帯電ローラ３の硬度は、硬度が低す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、高すぎると被帯電体との間に帯電ニップ部ａ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２５度から６０度が好ましい範囲であり、本実施例では５０度を使用した。
【００７７】
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無く、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、またこれらを発泡させたものがあげられる。また、特に導電性物質を分散せずに、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。
【００７８】
帯電ローラ３は被帯電体としての感光体１に対して弾性に抗して２ｋｇの押圧力で圧接させて配設し、本実施例では幅数ｍｍの帯電部を形成させてある。
【００７９】
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の電圧をかけ、その時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。
【００８０】
このようにして求めた本例で使用の帯電ローラ３の抵抗値は５×１０^６Ωであった。本抵抗測定は温度２５℃、湿度６０％の環境下で行なった。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１．１５ｋＨｚ、総電流１７５０μＡ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。
【００８１】
［現像剤］
本実施形態の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／ｃｍ^３であり、且つ個数平均粒径が４０μｍであって、更に比抵抗が１０^１３Ω・ｃｍのものが使用される。
【００８２】
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、下記の式（１）より算出される。
【００８３】
【数１】

【００８４】
（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。
【００８５】
また、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。本実施形態の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】
本実施形態に用いている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などを外添している。
【００８７】
なお、本実施例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成したものに熱的、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よい。
【００８８】
本実施形態の画像形成装置で用いられる重合トナーは、従来の不定形な粉砕トナーと比較して、球形度合が高く、大きさにばらつきがないので、自己潤滑性が高い。そのため、トナーがクリーニングブレード２０の当接部からすり抜けやすい状態となり、クリーニング不良を起こしやすくなっている。また、重合トナーは自己潤滑性が高いため、トナー間のせん断強さが小さくなり、粉砕トナーに比べて、感光ドラム９の表面の形状が、クリーニングブレード２０のクリーニング性に大きな影響を与える。
【００８９】
［クリーニング装置］
次に、本実施例に係る特徴的なクリーニング装置８について図２を用いて説明する。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。
【００９０】
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。
【００９１】
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に降りかかり、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。
【００９２】
また、クリーニングブラシ８ｄによって感光体２からかきと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によってかきとられ、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。
【００９３】
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かき落とし、再び、トナー溜り８ｊに溜まっているトナーをすくいあ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、かきとりし、また、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。
【００９４】
このように、感光体表面でかきと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無くなり、像担持体やトナー、ブラシへのダメージを無くすることが出来る。
【００９５】
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きた場合は、ブラシによるかきとり作用が働き、感光体上のトナーを多くかきとり、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によってかきおとされ、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。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。
【００９６】
但し、この隔壁８ｋの高さは、図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。
【００９７】
また、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、ブレード鳴きや、捲れ等を防止する。
【００９８】
上記の、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／ｍｍ^２〜０．３ｍｇ／ｍｍ^２が適当であり、好ましくは０．１ｍｇ／ｍｍ^２〜０．２ｍｇ／ｍｍ^２が良好である。
【００９９】
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／ｍｍ^２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。
【０１００】
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、アクリル等など様々な素材で適用でき、また織度としては、０．２から３．５Ｔｅｘが良好で、繊維密度としては、１５．５から３１０本／ｍｍ^２、好ましくは４６．５から１５５本／ｍｍ^２が良好である。
【０１０１】
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２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）。
【０１０２】
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。本実施例では感光体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。
【０１０３】
また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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
侵入量βを小さくしす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。また侵入量βを大きく設定し、スクレープ作用が強すぎると、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。さら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わかっている。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やすく、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。
【０１０６】
したが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。
【０１０７】
スクレーパシートとしては、ある程度撓む性質を有するものであればよく、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などを用いることもできる。また、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などを用いることで、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。
【０１０８】
一方、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なり、図６に示すように感光体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。本実施例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、本実施例では７０°（ＪＩＳＡ）の物を用い、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。
【０１０９】
次にクリーニング装置に予め補充しておく初期剤について説明する。初期剤を仕込む目的は初期のクリーニング性を成り立たせるためである。初期は廃トナーがクリーニングブラシ８ｄに十分保持されていないため、ドラム上への廃トナーの塗布量が満足に成しえない状況となる。さらに厳しい状況で説明すると、クリーニング装置が全くの初期状態（クリーニングブラシ８ｄからの塗布無し）からベタ白に近い画像比率のチャートを大量にプリントした場合、クリーニングブレード８ａのビビリが発生し最終的には捲れてしまう状況となる。この現象は本実施例で用いているような磨耗レートが小さい感光ドラムでは、前述した理由により表面滑り性が低下し顕著に現れる。
【０１１０】
ビビリ、捲れに対するメカニズムは次のように説明できる。図６は感光ドラムとクリーニングブレードの当接部を示したものである。通常、ブレード当接部感光体移動方向上流側に外添剤による阻止層が形成され、その上流にトナー減速層が形成されクリーニングが成り立っている。ブレード当接部では外添剤等の微粒子がスペーサー粒子として介在し、滑り性を維持している。
【０１１１】
逆に当接部に介在するものがなければ感光ドラムとゴム部材であるクリーニングブレードの密着性が増し、ビビリ、捲れが発生する。転写残の供給が極端に少なくなるようなベタ白連続通紙等の場合、阻止層が枯渇し、ビビリ、捲れが発生し易い状況と成る。本発明の感光体には当てはまらないが、磨耗レートが高い感光ドラムを用いる場合は、感光ドラム表面に発生する削れ粉がスペーサー粒子の働きをし、滑り性を維持することができる。逆に本発明に用いるような磨耗レートが小さい感光体は削れ粉による滑り性付与が期待できないため、阻止層を維持するように積極的に外添剤或いはトナーをクリーニングブレードに供給してやらなければならない。そのために本実施例では先に説明したようにクリーニングブラシ８ｄにより廃トナーを感光体上に塗布をする構成としている。
【０１１２】
実施例１ではクリーニング装置に補充する初期剤を以下のように設定した。
【０１１３】
＜実施例１．初期剤＞
現像で用いる重合トナーと同じトナーに対し各粒子を各量外添した。
【０１１４】
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…１０重量部
シリカ１、シリカ２、酸化チタンはそれぞれ疎水化処理されたものを用いている。この初期剤を予め廃トナー溜まり８ｊに補充しておき、初期から最適な塗布が出来る状態にしておく。また初期剤を廃トナー溜まり８ｊに補充せずに、クリーニングブラシに予め保持させて塗布する構成としても良いし、廃トナー溜まりとクリーニングブラシに合わせて初期剤を保持させておいてもよい。
【０１１５】
現像剤の外添比率は以下の通りである。
【０１１６】
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…０．９重量部
すなわち実施例１の初期剤は現像剤の外添比率に対して酸化チタンを増量したものである。
【０１１７】
以上の条件で、常温低湿（２３℃／５％）、常温常湿（２３℃／６０％）、高温高湿（３０℃／８０％）の各環境下において、連続プリントによる２００００枚の耐久試験で、クリーニング性及びその他の不具合などを調べる実験を行った。耐久は２５００枚／日で、８日間実施した。また定期的にビビリ、捲れに厳しいベタ白連続プリント、すり抜けに厳しいベタ黒連続プリント等を交えてクリーニング性を評価した。
【０１１８】
その結果、上記本実施形態の構成においては、耐久を通してクリーニング不良やブレードの鳴きや捲れなどの不具合は一度も発生せず、良質な画像形成を行うことができた。また１００００枚耐久時点で廃トナー溜まり８ｊにあるトナーの成分を分析したところ、トナーに対して、
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…３重量部
の量が存在していることが分かった。本実施例の現像剤を用いた場合の転写残トナーの成分は、ほぼ現像剤中の外添比率と同等で、
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…０．９重量部
であることが分かっている。すなわち耐久が進むにつれ、酸化チタン量が０．９重量部に近づいていることが分かる。
【０１１９】
また耐久後にクリーニングブラシ８ｄによる感光体２への塗布量を測定したところ、ほぼ、初期に設定した値を維持していた。更に転写残トナーのクリーニング時のクリーニングブラシ通過前後におけるクリーニング性能を確認したところ、ほぼ初期の状態を維持しており、これらのことより、転写残トナーの確実な除去を行うことができた。
【０１２０】
（実施例２）
本実施例ではクリーニング装置に予め補充しておく初期剤を以下のように設定した。
【０１２１】
＜実施例２．初期剤＞
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…５重量部
その他の適応される画像形成装置の詳細は、実施例１と同じなので、詳細は省略する。
【０１２２】
以上の条件で、常温低湿（２３℃／５％）、常温常湿（２３℃／６０％）、高温高湿（３０℃／８０％）の各環境下において、連続プリントによる２００００枚の耐久試験で、クリーニング性及びその他の不具合などを調べる実験を行った。耐久は２５００枚／日で、８日間実施した。また定期的にビビリ、捲れに厳しいベタ白連続プリント、すり抜けに厳しいベタ黒連続プリント等を交えてクリーニング性を評価した。
【０１２３】
その結果、本実施例の構成においては、耐久を通してクリーニング不良やブレードの鳴きや捲れなどの不具合は一度も発生せず、良質な画像形成を行うことができた。また１００００枚耐久時点で廃トナー溜まり８ｊにあるトナーの成分を分析したところ、トナーに対して、
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…１．５重量部
の量が存在していることが分かった。
【０１２４】
また耐久後にクリーニングブラシ８ｄによる感光体２への塗布量を測定したところ、ほぼ、初期に設定した値を維持していた。更に転写残トナーのクリーニング時のクリーニングブラシ通過前後におけるクリーニング性能を確認したところ、ほぼ初期の状態を維持しており、これらのことより、転写残トナーの確実な除去を行うことができた。
【０１２５】
（実施例３）
本実施例ではクリーニング装置に予め補充しておく初期剤を以下のように設定した。
【０１２６】
＜実施例３．初期剤＞
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…１９重量部
その他の適応される画像形成装置の詳細は、実施例１と同じなので、詳細は省略する。
【０１２７】
以上の条件で、常温低湿（２３℃／５％）、常温常湿（２３℃／６０％）、高温高湿（３０℃／８０％）の各環境下において、連続プリントによる２００００枚の耐久試験で、クリーニング性及びその他の不具合などを調べる実験を行った。耐久は２５００枚／日で、８日間実施した。また定期的にビビリ、捲れに厳しいベタ白連続プリント、すり抜けに厳しいベタ黒連続プリント等を交えてクリーニング性を評価した。
【０１２８】
その結果、本実施例の構成においては、耐久を通してクリーニング不良やブレードの鳴きや捲れなどの不具合は一度も発生せず、良質な画像形成を行うことができた。また１００００枚耐久時点で廃トナー溜まり８ｊにあるトナーの成分を分析したところ、トナーに対して、
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…５重量部
の量が存在していることが分かった。
【０１２９】
また耐久後にクリーニングブラシ８ｄによる感光体２への塗布量を測定したところ、ほぼ、初期に設定した値を維持していた。更に転写残トナーのクリーニング時のクリーニングブラシ通過前後におけるクリーニング性能を確認したところ、ほぼ初期の状態を維持しており、これらのことより、転写残トナーの確実な除去を行うことができた。
【０１３０】
（比較例１）
本実施例ではクリーニング装置に予め補充しておく初期剤を以下のように設定した。
【０１３１】
＜比較例１．初期剤＞
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…０．９重量部
すなわち現像剤トナーそのものを補充した。その他の適応される画像形成装置の詳細は、実施例１と同じなので、詳細は省略する。
【０１３２】
以上の条件で、常温低湿（２３℃／５％）、常温常湿（２３℃／６０　％）、高温高湿（３０℃／８０％）の各環境下において、実施例１、２、３と同様に連続プリントによる耐久試験を行った。
【０１３３】
その結果、本例の構成においては、高温高湿環境下で１０００枚程度の耐久でクリーニングブレードのビビリが発生し始め、それに起因してすり抜けが発生した。
【０１３４】
（比較例２）
本実施例ではクリーニング装置に予め補充しておく初期剤を以下のように設定した。
【０１３５】
＜比較例２．初期剤＞
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…４重量部
その他の適応される画像形成装置の詳細は、実施例１と同じなので、詳細は省略する。
【０１３６】
以上の条件で、常温低湿（２３℃／５％）、常温常湿（２３℃／６０％）、高温高湿（３０℃／８０％）の各環境下において、実施例１、２、３と同様に連続プリントによる耐久試験を行った。
【０１３７】
その結果、本例の構成においては、高温高湿環境下で５０００枚程度の耐久でクリーニングブレードのビビリが発生し始め、それに起因してすり抜けが発生した。
【０１３８】
（比較例３）
本実施例ではクリーニング装置に予め補充しておく初期剤を以下のように設定した。
【０１３９】
＜比較例３．初期剤＞
シリカ１…０．５重量部
シリカ２…０．３重量部
酸化チタン…２０重量部
その他の適応される画像形成装置の詳細は、実施例１と同じなので、詳細は省略する。
【０１４０】
以上の条件で、常温低湿（２３℃／５％）、常温常湿（２３℃／６０％）、高温高湿（３０℃／８０％）の各環境下において、実施例１、２、３と同様に連続プリントによる耐久試験を行った。
【０１４１】
その結果、本例の構成においては、常温低湿環境下で１００枚程度の耐久でクリーニングブレードからのすり抜けが発生した。また感光体上の外添剤融着も確認された。
【０１４２】
（比較例４）
本実施例ではクリーニング装置に予め補充しておく初期剤を無しとした。
【０１４３】
その他の適応される画像形成装置の詳細は、実施例１と同じなので、詳細は省略する。
【０１４４】
以上の条件で、常温低湿（２３℃／５％）、常温常湿（２３℃／６０％）、高温高湿（３０℃／８０％）の各環境下において、実施例１、２、３と同様に連続プリントによる耐久試験を行った。
【０１４５】
その結果、本例の構成においては、高温高湿環境下で１００枚程度の耐久でクリーニングブレードの捲れが発生した。
【０１４６】
以下表１に実施例１，２，３、比較例１，２，３、４の結果をまとめた。
【０１４７】
【表１】

【０１４８】
＊現像剤トナーの外添量は、シリカ１：０．５、シリカ２：０．３、酸化チタン：０．９（それぞれトナーに対する重量部）
＊一次粒径は、シリカ１＝１４ｎｍ、シリカ２＝２５ｎｍ、酸化チタン＝４０ｎｍ
本発明のように磨耗レートが小さい感光体でクリーニングを成り立たせるには、初期剤として転写残トナーの成分比率に比べ、多量外添したものが必要であることが分かる。トータルの初期剤外添量としてはトナーに対して５〜２０重量部とすると良好なクリーニング性が得られた。ここで実施例１、２、３での２００００枚耐久後のトナー溜まり８ｊに存在する廃トナーの成分比率を調べるといずれもほぼ転写残トナーの比率と同等であった。つまり本例の場合、シリカ１：０．５、シリカ２：０．３、酸化チタン：０．９であった。
【０１４９】
一方、比較例１では転写残トナーの比率と同等の外添比率の初期剤でクリーニングが成り立っていない。この違いは初期と耐久後の感光体表面粗さに起因していると考えられる。初期の感光体表面は荒れてなく、クリーニングブレードと感光体表面の密着性は非常に高いものとなる。さらに本発明の実施形態で用いる感光体の磨耗レートが小さいことから、帯電により付着した放電生成物が取り除かれないため、その表面滑り性は非常に悪い。
【０１５０】
この状態でクリーニングを成り立たせるには、積極的に粒径の小さなスペーサー粒子をクリーニングブレードに送り込まなければならない。逆に耐久後の感光体表面は多少荒れてきて帯電による表面劣化は進むものの、１００００枚耐久後、転写残と同等の外添比率となる２００００枚耐久後でもクリーニングが成り立っていることから、初期状態の感光体に比べそれほど積極的にスペーサー粒子を送る必要はないことが分かる。実施例２、比較例２から耐久を通してクリーニングを成り立たせるのに必要なトータルの外添量の下限としてはトナーに対して５重量部必要であることが分かった。
【０１５１】
一方、実施例３、比較例３からトータルの外添量の上限としてはトナーに対して２０重量部であることが分かった。これは外添量を多くしすぎるとスペーサー粒子としてクリーニングブレードを抜ける成分が多くなりすぎ、それに誘発されてトナーまでもがすり抜けてしまうためである。また外添量を多くしすぎると外添剤起因の融着も発生し、好ましくない。実際、比較例３では外添剤融着が発生した。
【０１５２】
クリーニングブレードにスペーサー粒子が到達できるかどうかは確率の問題で、基本的に粒径の小さなものはその流動性からクリーニングブレードに達しやすいが、全て到達できるわけではない。そのため、初期はなるべくスペーサー粒子がクリーニングブレード近傍に安定して存在できるように本発明のようなクリーニング初期剤が必要となるわけである。
【０１５３】
表１（実施例１〜３、比較例１〜４）ではスペーサー粒子として現像剤中に含まれている外添剤を用いているが現像剤中に無い樹脂粒子等を用いても良い。ただ現像剤と同じ外添剤を用いることによりクリーニング初期剤と転写残トナー（廃トナー）が馴染みやすくなだらかに外添比率が移り変わるという利点がある。
【０１５４】
また新たなスペーサー粒子としての外添剤を用意しなくても良いことから、製造上でも有利となる。表１の結果はいずれも酸化チタン量を変化させたものに対する結果であるが、シリカの量を増やしたものでも良い。粒径としては１０〜１００ｎｍのものが好ましい。粒径が１０ｎｍ以下であるとクリーニングブレードをすり抜ける成分が多くなりすぎ、安定した阻止層の形成が出来なくなる。この時１０ｎｍ以下のスペーサー粒子の通過を規制しようとしてクリーニングブレードの感光体に対する当接圧を上げると、クリーニングブレードの劣化が促進され、クリーニングシステムとしての満足な寿命が得られなくなる。
【０１５５】
逆にスペーサー粒子の粒径を１００ｎｍ以上とすると、すり抜ける成分が少なくなり、ビビリが発生しやすい状況となる。この時１００ｎｍ以上のスペーサー粒子を通過させようとしてクリーニングブレードの感光体に対する当接圧を下げると、せき止めるべきトナーまでもがすり抜けてしまう。本発明の実施形態で用いた球形重合トナーの場合は、粉砕トナーに比べ、トナー自体がすり抜け易いためより厳しい方向となる。
【０１５６】
［実施例４］
本実施例では、適応される画像形成装置の詳細はほぼ、実施例１と同じなので、詳細は省略する。
【０１５７】
本実施例では、実施例１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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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つけてしまうからであり、より好ましくは２０°〜４０°である。
【０１６０】
また、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かきとりや、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以下ではかきと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やすくなるためであり、更に好ましくは１〜１０μｍが好適である。
【０１６１】
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）。
【０１６２】
また、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。
【０１６３】
クリーニング初期剤に関しては、実施例１、２、３で用いたものをそれぞれ評価した。
【０１６４】
以上のような構成で、本実施例の効果を確認するために、低温低湿（２３℃／５％）、常温常湿（２３℃／６０％）、高温高湿（３０℃／８０％）の各環境下において、連続プリントによる２００００枚の耐久試験で、クリーニング性及びその他の不具合などを調べる実験を行った。耐久は２５００／日で、８日間実施した。
【０１６５】
その結果、上記本実施形態の構成においては、耐久を通してクリーニング不良やブレードの鳴きや捲れなどの不具合は一度も発生せず、感光体２の寿命を通して良質な画像形成を行うことができた。
【０１６６】
これは廃トナーやクリーニング初期剤を感光体表面に適切量塗布できる構成であれば、クリーニング補助部材としてブラシのみならずスポンジローラ、あるいはその他の部材も使用可能であることを意味している。
【０１６７】
【発明の効果】
以上説明したように、クリーニングの厳しい高硬度感光体と重合球形トナーを使用する上に於いて、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、像担持体の表面層が少なくとも熱、光、放射線の何れかにより重合あるいは架橋し硬化させたものであり、該クリーニング手段が少なくともクリーニング部材と、クリーニング部材に対して像担持体回転方向上流側にあるクリーニング補助部材と、廃トナー溜めとを有し、クリーニング補助部材は廃トナー溜めに溜まった廃トナーを像担持体上に塗布する機能を有し、廃トナー溜めとクリーニング補助部材の少なくとも一つに予め初期クリーニング補助剤を補充しておく構成をとることにより、長期にわたりクリーニング不良やブレードの鳴き、捲れなどの発生しない安定したクリーニングを行える効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に好適な画像形成装置の概略構成断面図
【図２】本発明に好適な実施例１のクリーナ装置の概略構成断面図
【図３】クリーニングブラシを説明する部分拡大図
【図４】クリーニングブレードを説明する部分拡大図
【図５】感光体ークリーニングブレード当接部分拡大図
【符号の説明】
１　　　…画像形成装置
２　　　…感光体
３　　　…帯電手段
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
８ｇ　　…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
９０１　　…基体
９０２　　…光導電層
９０３　　…表面保護層
９０４　　…下部電荷注入阻止層
９０５　　…上部電荷注入阻止層
９０６　　…下部光導電層
９０７　　…上部光導電層

Claims (13)

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、像担持体の表面層が少なくとも熱、光、放射線の何れかにより重合あるいは架橋し硬化させたものであり、該クリーニング手段が少なくともクリーニング部材と、クリーニング部材に対して像担持体回転方向上流側にあるクリーニング補助部材と、廃トナー溜めとを有し、クリーニング補助部材は廃トナー溜めに溜まった廃トナーを像担持体上に塗布する機能を有し、廃トナー溜めとクリーニング補助部材の少なくとも一つに予め初期クリーニング補助剤を補充しておくことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記初期クリーニング補助剤はトナーに対し、一次粒径１０〜１００ｎｍの微粒子を５〜２０重量部混合、外添したものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記初期クリーニング補助剤中の微粒子は、現像剤中に含まれる外添剤であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記微粒子は疎水化処理された酸化チタンであることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記微粒子は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３記載の画像形成装置。
6. 前記、像担持体の表面層が分子内に連鎖重合性官能基をも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。
7. 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。
8. 前記、像担持体の表面層の不飽和重合性官能基をもつ化合物を重合あるい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。
9. 前記クリーニング補助部材は、付着したトナーをかきとるスクレーパ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。
10. 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。
11. 前記クリーニング補助部材は、その織度を０．２から３．５Ｔｅｘのブラシ繊維を有するファーブラシであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
12. 前記クリーニング補助部材は、その表面セル構造が０．１μｍから１００μｍのスポンジローラであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
13. 前記トナーは、形状係数ＳＦ１が１００〜１５０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１４０であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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