JP2004341190A

JP2004341190A - クリーニング装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2004341190A
Application number: JP2003137305A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Miura; 正治三浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】感光体表面層にクリーニング不良が発生するような目立ったキズ、面荒れ等の摩耗が発生せず、且つ長期に渡り安定したクリーニングを行なう。
【解決手段】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表面層を備える感光体１をクリーニングするクリーニング装置において、感光体１上の残トナーを掻き取るブレード１２と、ブレード１２よりも感光体１移動方向上流側に配置され残トナーを撹乱するブラシ部材１６と、を有し、ブラシ部材１６は、繊維の太さ４〜３０Ｄ／Ｆ（デニール／フィラメント）、ブラシ密度が１万〜４０万（本／インチ^２）であり、感光体１と当接部において周速差をもつ回転ブラシである。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザープリンタ及びファックスなどの電子写真プロセスにおける画像形成装置、およびこの画像形成装置に用いることができるクリーニング装置に関するものである。
【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など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体を像担持体とする。まず、感光体である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。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。記録媒体上に形成された画像は定着器により定着され、一連の電子写真プロセスが完了する。
【０００３】
このような電子写真システムでは、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（クリーニング）することが必要となる。残留トナーをクリーニングする方法としては、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、残留トナーを掻き落とす方法が、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。
【０００４】
上記クリーニングブレードは一端のエッジをドラム形状の感光体に、該感光体の駆動回転方向に対してカウンター方向に当接しており、トナー像を転写材に転写する部位において発生した転写残トナーがクリーニングブレードのエッジ部位に達するとこれによって掻き落とされる。しかしクリーニングブレードはゴム弾性体を利用していることから、ゴム弾性体と感光体だけでは非常に摩擦係数が高く、滑らない。
【０００５】
しかし実際には電子写真画像形成装置で用いる現像剤中の外添剤ような小粒径の粉体がこれらの間に介在することで摺動可能となり、像担持体とクリーニングブレードが摺動し、像担持体の駆動に対してクリーニングブレードの安定した当接が実現されている。また、クリーニングブレードで掻き落とされ滞留している転写残トナーのうち少量が再び像担持体の回転によってクリーニングブレードに供給されることで、粉体を介在することによる摩擦力の低下によって、クリーニングブレードのめくれなどのない安定した良好なクリーニング性能を得ることができる。
【０００６】
電子写真システムの性能を示す指標の１つとして、サービスマンのメンテナンスを受けることなく連続印刷することが可能な限界枚数すなわちデューティサイクルがある。
【０００７】
このデューティサイクルを決定づける要因の１つに、感光体ドラムの寿命がある。そして感光体ドラム寿命を左右する主な要因の一つとしてクリーニング装置が上げられる。感光ドラムの表面に当接されたクリーニングブレードによって残留トナーを機械的に掻き落とす電子写真システムでは、クリーニングブレードとの摺擦により感光ドラムの表面が摩耗していくことは避けられない。感光ドラムの摩耗がある程度進行すると、電子写真システムは印刷を続行することが不可能となり、感光ドラムの交換が必要となる。この感光体表面の摩耗（キズ、荒れ）、に起因して発生する画像不良の一つにすり抜け現象が挙げられる。これは耐久後、感光ドラム表面が荒れてくるに従い、感光ドラムの凹部に対してクリーニングブレードによる転写残トナーの掻き取り能力が低下しトナーがすり抜けてしまう現象である。
【０００８】
また一方でクリーニングブレード側の摩耗、エッジ欠け、へたり、も問題となる。このクリーニングブレードの劣化もクリーニング性を低下させる大きな原因である。
【０００９】
近年、現像トナーとして重合法で製造された球形トナーがよく使われている。この重合トナーは高い転写性能を有するが、一方でクリーニングしづらいとされていて、一般的にすり抜けやすい。当然上記した感光ドラムの摩耗、及びクリーニングブレードの劣化が起こってくる耐久後のクリーニング性も厳しくなってくる。
【００１０】
ところで、クリーニングブレードによるクリーニング性能を補うためにブラシ部材を感光体に当接させる手法が知られている（例えば特許文献１、２参照。）。
【００１１】
これは一般にクリーニングブレードより感光ドラム回転方向上流側にブラシ部材を設置するものである。このブラシ部材の効果としては、ブラシにより転写残トナーを機械的に掻きとり、ブレードによるクリーニングの負荷を低減させる（ブレードに突入するトナー量を減らす）役割と、転写残トナーを感光体から一旦剥ぎ取り撹乱させることにより、静電的に付着している転写残トナーが直接クリーニングブレードに突入するのを防ぎ、クリーニング性を向上させる効果とがある。
【００１２】
このブラシ部材による転写残トナーの剥ぎ取り性能はブラシ繊維の太さ、密度を上げることにより向上させることができ、回転ブラシの場合はその周速を速める事により剥ぎ取り性能はアップすると考えられる。クリーニングブレードだけではクリーニングしづらいような球形トナー、或いは帯電性が高く感光体に対する付着力が強いようなトナーを用いた場合にはよりブラシ部材の効果が期待できる。
【００１３】
【特許文献１】
特開平４−２３２９８５号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１２０８４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらブラシで付着トナーの剥ぎ取りを行った場合に感光体の膜がブラシ部材との摺擦により削られ（荒らされ）、削らない場合に比べて感光体寿命が短くなってしまう。研磨量を抑えるためブラシ太さ、密度を下げると転写残トナーの剥ぎ取り力が低下し、クリーニング補助ブラシとしての効果が低下する。このようにクリーニング補助部材としてブラシ部材を用いた場合でも感光体表面の摩耗とクリーニング性の両立を達成することは難しかった。
【００１５】
そこで本発明の目的は、感光体の摩耗（面荒れ）を抑え、且つ長期に渡り安定したクリーニング機能を維持できる画像形成装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、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表面層を備える感光体をクリーニングするクリーニング装置において、前記感光体上の残トナーを掻き取るブレードと、ブレードよりも感光体移動方向上流側に配置され残トナーを撹乱するブラシ部材と、を有し、前記ブラシ部材は、繊維の太さ４〜３０Ｄ／Ｆ（デニール／フィラメント）、ブラシ密度が１万〜４０万（本／インチ^２）であり、該感光体と当接部において周速差をもつ回転ブラシであることを特徴とするクリーニング装置である。また、このクリーニング装置を有する画像形成装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下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形態及び実施例の構成、動作を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は画像形成装置の一実施形態である複写機の概略図である。まず複写機全体の概略について説明する。この装置は、像担持体である感光ドラム１には負帯電有機感光体を使用し、現像剤としては負帯電トナーを使用する、いわゆる反転現像方式を利用しているものである。また感光体を一様に帯電させる方式として、オゾンの発生量の少ない接触帯電方式の一つであるローラ帯電方式を利用している。
【００１９】
この複写機の作像プロセスについて説明する。感光ドラム１はまず帯電装置を構成する帯電ローラ２により一様の電位に帯電され、図示せぬ画像露光手段である露光光学系により画像情報に対応したレーザービームＬが感光体ドラム１の軸方向に主走査され、感光体ドラム１の回転により副走査される。これにより感光体ドラム１上には画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置３によって現像されてトナー像となる。トナー像は転写装置４により記録媒体Ｐに転写される。この像を転写された記録媒体は、感光ドラム１から分離されて搬送され、その後定着器５により像を加圧、加熱して定着されてプリントが完了する。一方、転写後の感光ドラム１上に残留したトナーはクリーニング装置６によって感光ドラム１上より除去される。その後感光ドラム１上に残留している電荷は、除電ランプ７の除電光により除電され、感光ドラム１は次回の作像に備えられる。
【００２０】
（実施例１）
本実施形態ではトナーとしてはコアにエステル系ワックスを内包し、樹脂層にスチレン−ブチルアクリレート、表層にスチレンポリエステルの構成からなる懸濁重合法によって構成した。このトナーに対して、疎水性シリカと疎水性酸化チタンを外添混合した。粉体の形状は、トナー粒子の丸さの度合いを示す形状係数ＳＦ−１、凹凸の度合いを示す形状係数ＳＦ−２を用いて示される。これらは走査型電子顕微鏡を用い、１０００倍に拡大した０．５μｍ以上のトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを介して解析を行い、次式により算出して得られた値である。
【００２１】
【外１】

【００２２】
ＭＸＬＮＧ：粒子の絶対最大長
ＰＥＲＩＭＥ：粒子の周囲長
ＡＲＥＡ：粒子の投影面積
本実施形態で用いたトナーは体積平均粒子径が７．５μｍで、形状係数はＳＦ−１が１２０、ＳＦ−２が１０５であった。このトナー１００質量部に対して疎水性シリカ０．８質量部、疎水性酸化チタン０．８質量部を外添した。トナーの形状係数としては、転写性向上などを考慮して、ＳＦ−１が１００〜１８０、ＳＦ−２が１００〜１４０であることが好ましい。
【００２３】
以下、本実施例で用いた感光体、クリーニング装置について詳しく説明する。
【００２４】
（感光体）
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。
【００２５】
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、表面層を形成する手段は、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。
【００２６】
本実施例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。本実施例は、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、分子内に連鎖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。
【００３０】
本例における連鎖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、連鎖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−とは連鎖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−の末端のみに連鎖重合性官能基を有するマクロノマーも本例の表層用の硬化性化合物として使用可能である。
【００３１】
また本実施例における連鎖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連鎖重合性化合物であることが更に好ましい。
【００３２】
次に本実施例による電子写真感光体の感光層について説明する。
【００３３】
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。
【００３４】
本実施例においては、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。
【００３５】
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。
【００３６】
本実施例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を使用可能である。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
本実施例における前記連鎖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。
【００４１】
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。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。
【００４２】
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。
【００４３】
本実施例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。
【００４４】
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。
【００４５】
本実施例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。
【００４６】
また、本実施例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。
【００４７】
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。
【００４８】
本実施例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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、表面層の対摩耗性や対傷性が充分ではなくなることがある。
【００５１】
本実施例においては、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。
【００５２】
本実施例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。
【００５３】
上記手法で作製した表面保護層をテーバー摩耗試験機（Ｙ．Ｓ．Ｓ．Ｔａｂｅｒ安田製作所製）にて評価した。評価方法としては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（冨士写真フィルム製品名：Ｃ２０００）を装着したゴム製の摩耗輪（ＣＳ−０）に各々荷重５００ｇ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した。結果、本発明のように硬化させた表面層を用いた場合は、重量減少分は２ｍｇ以下であった。
【００５４】
（クリーニング装置）
図２に示す如く、クリーニング装置６は像担持体１側に開口部を有するケーシング１１を備えており、該開口部にウレタンゴム等からなるクリーニングブレード１２を支持部材によって取り付けている。
【００５５】
クリーニングブレード１２は一辺のエッジを像担持体１の回転駆動方向（図中Ａ方向）に対してカウンター方向に当接してある。さらにクリーニングブレードより像担持体回転方向上流側にブラシ部材１３が当接されている。転写手段４において転写しきれなかった残留トナーはブラシ部材１３あるいはクリーニングブレード１２に達することにより掻き落とされる。ケーシング１１の下部にはスクイシート１４を取り付けており、掻き落とされたトナーをケーシング１１内に落下させ、クリーニング装置外にトナーが散乱するのを防止している。ケーシング１１内には残留トナーを排出するための搬送手段としてスクリュー１５を配置しており、ケーシング１１内に落下した残留トナーを図の紙面に対し垂直方向に搬送してクリーニング装置６から排出している。このように構成することで、残留トナーによってケーシング１１内が残留トナーにより詰まることがない。
【００５６】
また本実施形態ではブラシ部材１３に対してスクレーパー１７を当接させてある。これによりブラシ部材１３に保持されたトナーの多くが掻き落とされ、ブラシ１６がトナーで目詰まりするのを防いでいる。そしてスクレーパー１７により掻き落とされずにブラシ上を連れ回ったトナー、或いはブラシをすり抜けて感光体上に付着したままのトナーがクリーニングブレード１２に到達しブレードクリーニングされる。ここで一旦ブラシにより感光体から剥ぎ取られてブレードに到達したトナーは静電的な付着力もなくただ感光体上に乗っているだけという状態であるので容易にブレードでクリーニングできる。しかしブラシ繊維間をすり抜けてきたもの或いは静電的付着力が強すぎてブラシで剥ぎ取りきれなかったトナーに対してはブレードでのクリーニングも厳しくなると考えられる。
【００５７】
ここで、感光ドラム１に対するクリーニングブレード１２の設定は、クリーニング性能を決定する大きな要因となる。図２に示すように、クリーニングブレード１２を感光体１に当接する設定条件としては、クリーニングブレード１２が感光体１に対して仮想的に侵入する深さとしての侵入量λと、設定角度β、自由長Ｌ、クリーニングブレード１２の板厚ｔが挙げられる。本実施形態においては侵入量λを１．０ｍｍ、当接角度を２５°、板厚を２ｍｍ、自由長を７ｍｍとした。クリーニングブレード１５は、材質がポリウレタンゴムからなり、物性値はＪＩＳの加硫ゴムの試験方法に従って実測したところ、Ａ硬度が７０°、反発弾性率が７％であった。
【００５８】
クリーニングブレードの感光体に対する設定角（ブレードと、ブレードと感光体との接点における感光体の接線と、のなす角のうち感光体回転方向下流側のもの）は、クリーニング性能を良好とするために、１０°〜３０°とするのが良い。
【００５９】
またブラシ部材１３の設定としては回転速度、ブラシ繊維１６の感光体１に対する仮想的な侵入量λ´、ブラシ繊維太さ、密度が挙げられ、これらは転写残トナーの剥ぎ取り性に大きく関与する。一般にブラシ繊維の太さ（硬度）、密度を上げるほど転写残トナーにブラシ繊維が接する確率が増すため剥ぎ取り性は向上すると考えられる。
【００６０】
またブラシ部材の回転速度も重要で、感光体に対して周速差を持たせなければ有効な剥ぎ取り性は得られない。本実施形態では回転ブラシを用いているため、回転させる事により周速差を持たせることができる。ブラシ部材の回転方向としては感光体当接部において感光体移動方向と同方向（順方向）にする事によっても転写残トナーの剥ぎ取り効果は期待できるが、そのためにはかなりの周速（回転数）が必要となり駆動トルクアップあるいは振動等といった弊害が考えられる。
【００６１】
その点、ブラシ部材の回転方向が対感光体当接部において逆になるように設定すればブラシの回転数としては小さく抑えながらも相対速度差としては大きく稼げ、有効な剥ぎ取り性が得られる。そこでブラシ部材を逆方向に回転させ周速を振って転写残トナーの剥ぎ取り性を確認したところ、当接部での対感光体周速比が１２０％以上で有効な剥ぎ取り性が確認された。それ以下は十分な剥ぎ取り効果が得られなかった上に、感光体とブラシの当接部で転写残トナーが蓄積してしまい融着が発生してしまった。逆に当接部での対感光体周速比を３００％以上に設定するとスクレーパーの劣化、ブラシ繊維の劣化、あるいは毛抜けのレベルが悪くなってしまった。また３００％以上に設定してもブレードクリーニング性能のさらなる向上は見込めず、逆に振動等が起因で発生するクリーニング不良またはその他の弊害の恐れがある。
【００６２】
従って、ブラシ部材は、感光体との当接部において、逆方向に回転し、感光体に対する周速比が１２０〜３００％とするのが良い。
【００６３】
次にブラシ繊維の太さ（硬度）と密度に対する転写残トナーの剥ぎ取り性であるが、先にも述べたようにこれらの値を大きくする程、剥ぎ取り性は向上する。実際どのレベルで有効な剥ぎ取り性が得られるか確認したところ、太さにして４Ｄ／Ｆ（デニール／フィラメント）以上、密度にして１万（本／インチ^２）以上で有効な剥ぎ取り性が確認された。一方、太さを３０Ｄ／Ｆ以上或いは密度を４０万（本／インチ^２）以上に設定しても回転数同様に剥ぎ取り性がそれ以上向上することはなかった。逆に本実施形態で用いているような表面層を硬化させた感光体を用いた場合においてもブラシによる研磨作用が強くなりすぎるため、それほど劣悪なレベルではないにしろ面荒れが生じてしまった。
【００６４】
従って、ブラシ部材は、繊維の太さを４〜３０Ｄ／Ｆ、ブラシ密度を１万〜４０万（本／インチ^２）とするのが良い。
【００６５】
本実施例ではブラシ繊維太さを６Ｄ／Ｆ、密度を１０万（本／インチ^２）、ブラシ部材回転方向を対感光体当接部において感光体と逆に移動する方向で周速比が１３０％になるように設定した。侵入量λ´に関してはある程度の侵入量があれば良く、本例ではλ´＝１．２ｍｍとした。
【００６６】
またブラシ繊維材料としてはある程度の導電性を有するものを用い、ブラシ部材が接地された構成をとるのが好ましい。これによりブラシにより剥ぎ取った転写残トナーの帯電を除電する、あるいはブラシ繊維との摩擦により再帯電されないという意味でブレードクリーニングされ易いトナー条件とする事が出来る。ブラシ繊維の固有抵抗率としては１０^３〜１０^８Ωｃｍの範囲が好ましく本実施形態では１×１０^５Ωｃｍのナイロン導電糸を用いた。
【００６７】
以上のような構成で、画像濃度率５％の原稿で通紙耐久を行ったところ、１５万枚問題なくクリーニングができた。つまり本実施形態の感光体表面層を用いることでブラシ部材を感光体に摺擦させた場合においてもクリーニング不良が発生するような目立ったキズ、面荒れ等の摩耗が発生せず、且つブラシ部材を補助クリーニング部材として用いる事により長期に渡り安定したクリーニングが行えた。
【００６８】
（比較例１）
実施例１に対する比較例１として、感光体表面層を硬化させない通常の有機感光体を用いた。より具体的には実施例１の感光体において硬化工程を省いたものを用いた。その他の構成は実施例１と同じとした。
【００６９】
実施例１同様、画像濃度率５％の原稿で通紙耐久をした結果、５万枚でスジ状に抜けるクリーニング不良が発生した。これは感光体表面荒れに起因するクリーニング不良であった。
【００７０】
（比較例２）
実施例１に対する比較例２として、クリーニング装置からブラシ部材を省いてブレードのみによるクリーニングとした。その他の構成は実施例１と同じとした。
【００７１】
実施例１同様、画像濃度率５％の原稿で通紙耐久をした結果、７万枚でスジ状に抜けるクリーニング不良が発生した。これはクリーニングブレードのエッジ摩耗、欠けに起因するクリーニング不良であった。この耐久ブレードをブラシ部材が設置されているクリーニング装置に設定し画出ししたところ、クリーニング不良が発生しなかった。つまり同レベルブレードの劣化があったとしてもブラシ部材があった方が高いクリーニング性を有するという事である。また実施例１の構成で同様に７万枚通紙耐久した時のクリーニングブレードの劣化具合は本比較例と比べてレベルが良かった。本比較例ではブラシ部材が無いために、ブラシ部材が有る場合のように転写残トナーを撹乱するようなことが出来ない。そうすると転写残トナーはドラムに静電的に付着したままクリーニングブレードに突入するため、クリーニングブレードが受ける負荷としてはブラシ部材がある時に比べ大きくなると考えられる。つまりブラシ部材はクリーニングブレードの劣化も抑制しているといえる。
【００７２】
（実施例２）
本実施例ではブレードの設定角を１５°とした。その他のブレード設定は実施例１と同様にし侵入量λを１．０ｍｍ、板厚を２ｍｍ、自由長を７ｍｍとした。またブラシ部材の設定としてブラシ繊維太さを６Ｄ／Ｆ、密度を２０万（本／インチ^２）、ブラシ部材回転方向を対感光体当接部において感光体と逆に移動する方向で周速比が１５０％になるように設定した。侵入量λ´＝１．２ｍｍとした。感光体に関しては実施例１と同様のものを用い、その他の設定も実施例１と同様にした。
【００７３】
上記構成で画像濃度率５％の原稿で通紙耐久を行ったところ、１５万枚問題なくクリーニングができた。通常クリーニングブレードの設定角を小さくするとクリーニングブレードの感光体に対するピーク線圧が弱まりトナーがすり抜けやすい条件となる。しかしながら本実施例のようにブラシ部材を補助クリーニング手段として用いる事により、すり抜けは発生しなかった。さらに本実施例の感光体表面層を用いることでブラシ部材を感光体に摺擦させた場合においてもクリーニング不良が発生するような目立ったキズ、面荒れ等の摩耗が発生しなかった。また本実施例ではブレードの設定角を小さくし、感光体に対するピーク線圧を弱い方向にしているので、実施例１と比べてブレードエッジの摩耗、欠けといったレベルも良かった。
【００７４】
（比較例３）
実施例２に対する比較例３として、クリーニング装置からブラシ部材を省いてブレードのみによるクリーニングとした。その他の構成は実施例２と同じとした。
【００７５】
実施例２同様、画像濃度率５％の原稿で通紙耐久をした結果、１０００枚でスジ状に抜けるクリーニング不良が発生した。これはクリーニングブレードの設定角を小さくしていることと、クリーニングしづらい球形の重合トナーを用いていることを考慮すれば当然の結果だといえる。これに対し、実施例２では１５万枚の通紙耐久でもクリーニング不良が発生しなかったことから実施例２の補助部材がクリーニング性能を大きく向上させていると言える。
【００７６】
（実施例３）
本実施例では実施例１で用いた球形トナーの代わりに粉砕トナーを用いた以外、実施例１と同一の条件とした。トナーはスチレンアクリルをバインダーとしてパラフィンワックスを溶融混練し、粉砕器によって微粉砕し、風力分級機で分級したものを用いた。この粉砕トナー１００質量部に対して疎水性シリカ０．８質量部と疎水性酸化チタン０．８質量部を外添して粉砕トナーを得ている。
【００７７】
実施例１同様、画像濃度率５％の原稿で通紙耐久を行ったところ、粉砕トナーを用いた場合においても１５万枚問題なくクリーニングができた。また本実施形態の感光体表面層を用いることでブラシ部材を感光体に摺擦させた場合においてもクリーニング不良が発生するような目立ったキズ、面荒れ等の摩耗が発生せず、且つブラシ部材を補助クリーニング部材として用いる事によって長期に渡り安定したクリーニングが行えた。
【００７８】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置においては、感光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を用い、クリーニング手段として残トナーを掻き取るブレードと、ブレードよりも感光体移動方向上流側に配置され残トナーを撹乱するブラシ部材を有し、該ブラシ部材が繊維の太さ４〜３０Ｄ／Ｆ（デニール／フィラメント）、ブラシ密度が１万〜４０万（本／インチ^２）であり、該感光体と当接部において周速差を有する回転ブラシを用いる構成をとることにより、感光体表面層にクリーニング不良が発生するような目立ったキズ、面荒れ等の摩耗が発生せず、且つ長期に渡り安定したクリーニングが行えた。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略図である。
【図２】クリーニング装置の概略図である。
【符号の説明】
１感光体ドラム
２帯電装置
３現像装置
４転写装置
５定着装置
６クリーニング装置
７除電ランプ
Ｐ記録媒体
１１ケーシング
１２クリーニングブレード
１３ブラシ部材
１４スクイシート
１５スクリュー
１６ブラシ繊維
１７スクレーパー
λ クリーニングブレードの感光体に対する侵入量
β 当接角度
ｔ板厚
λ´ ブラシ繊維の感光体に対する侵入量

Claims

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表面層を備える感光体をクリーニングするクリーニング装置において、
前記感光体上の残トナーを掻き取るブレードと、ブレードよりも感光体移動方向上流側に配置され残トナーを撹乱するブラシ部材と、を有し、前記ブラシ部材は、繊維の太さ４〜３０Ｄ／Ｆ（デニール／フィラメント）、ブラシ密度が１万〜４０万（本／インチ^２）であり、該感光体と当接部において周速差をもつ回転ブラシであることを特徴とするクリーニング装置。
前記ブラシ部材は、前記感光体移動方向と当接部において逆方向に移動し、感光体の周速に対して１２０〜３００％の周速をもつことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
前記ブレードが感光体の回転方向に対してカウンター方向に当接され、前記ブレードの感光体に対する設定角が１０°〜３０°であることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニング装置。
前記感光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乃至３のいずれか記載のクリーニング装置。
前記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４の記載のクリーニング装置。
前記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４記載のクリーニング装置。
前記感光体の像形成で用いられるトナーは重合法により製造された球形トナーであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載のクリーニング装置。
前記ブラシ部材が体積固有抵抗率１０^３〜１０^８Ωｃｍの導電性繊維から成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載のクリーニング装置。
前記ブレードはゴムからなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載のクリーニング装置。
請求項１乃至９のいずれか記載のクリーニング装置と、このクリーニング装置によってクリーニングされる感光体と、帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段を有することを特徴とする画像形成装置。