JP2008216664A - クリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及びトナー - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構造により、ブラシローラ内の蓄積トナーを効果的に除去でき、耐久性を有し長期間使用でき、安定した良質の画像を得ることができるブラシローラ付クリーニング装置、及びこれを備えてなる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体1を摺擦する回転自在な導電性のブラシローラ６５を有し、ブラシローラ６５のブラシは、ブラシローラ６５の軸線に対し垂直な平面で切った断面に対して複数の領域ブラシローラ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃに分かれており、それぞれの領域が電気的に絶縁されているクリーニング装置６である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に搭載されるクリーニング装置に関する。また、このクリーニング装置を搭載した画像形成装置、プロセスカートリッジ、並びにこれらに使用されるトナーに関するものである。

電子写真プロセスを用いる画像形成装置は、像担持体として感光体を備え、感光体の表面に放電によって電荷を与え帯電させ、帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを供給して可視像化し、形成された感光体表面の可視像を転写紙表面に転写した後、定着して排出する。可視像を転写後の感光体表面には未転写のトナー等が残留するため、これらが次の画像形成に悪影響を与えないように、感光体表面はクリーニング装置によりクリーニングされて次の画像形成プロセスに備えられる。クリーニング装置としては、ブラシローラを感光体に接触させ、像担持体に付着している未転写トナー等を除去するものが一般的に知られている。
ブラシローラが捕獲した転写残留トナーや異物を、回収したトナーを搬送するために設けてある回収コイル側に全て取り出すことは、なかなか難しく、ある程度の量がブラシローラ内に残ってしまう。例えば、ブラシローラの繊維内に蓄積されてしまった廃トナー等は、比較的微粉化された小粒径のトナーである場合が多く、そのためブラシローラと像担持体との接触によってこの小粒径のトナーが飛散し、クリーニング装置のケース内はもとより、画像形成装置の内部や転写材側に飛散し、これ等を汚染し、画像品質を低下させる問題点が生ずる。また、ブラシローラの繊維内に廃トナー等が蓄積されてしまうと、ブラシローラ自体のクリーニング性能が低下し、像担持体に廃トナー等が残留され、画像品質を著しく低下させる問題点が生ずる。更に、ブラシローラの繊維内に廃トナーが蓄積されたままの状態で画像形成装置が比較的高温環境下で使用されたり長時間連続使用されたりした場合には、装置内の温度上昇に伴って像担持体の温度が上昇し、トナーが融解し易くなり、ブラシローラの繊維の表面に融着し、ブラシローラの電気的及び機械的特性を劣化させ、その寿命の短縮が生ずると共に像担持体の寿命も低下する問題点がある。

ブラシローラの繊維中に蓄積されているトナーを除去する方法として、以下の提案がなされている。ブラシローラにフリッキング部材を当接することによって、繊維に衝撃をあたえ繊維中のトナーを除去させようとするものである。また、フリッキング部材には弾性体を用いることで、その弾性により繊維への衝撃をより大きいものとし、トナーの除去性能を大きいものとしている(例えば、特許文献１)。しかし、像担持体上にあるトナーは、電荷を持っており、ブラシとの付着力も強いものとなっている。
また、近年、画像の高画質、高精細化の需要が高まる中、現像工程においては、小粒径化、球形化されたトナーが使用されるようになってきている。このようなトナーを用いることで、静電潜像に緻密にトナーを付着させようというものである。
しかしながら、上記の小粒径化、球形化されたトナーは、クリーニング工程において、感光体との付着力が高いため、クリーニング不良を起こしやすいという問題点がある。

円形度の高いトナーを用いる場合のクリーニング方法として、以下のような提案がなされている。ブラシローラにトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを印加して、像担持体上から静電的にトナーを除去する方法（例えば、特許文献２）である。像担持体上に残存するトナーの帯電量には、ばらつきがあるため、一様な印加バイアスでは回収が困難である問題に対し、交流を重畳したバイアスを印加することで、感光体上のトナーの極性を揃え、下流側にあるブラシに印加したバイアスにより、トナーを感光体から除去している。しかし、この場合においても、感光体から除去したトナーがブラシ中に残るため、ブラシ中のトナーが感光体上に再付着するなどの問題がある。また、感光体に対してもバイアスを印加することになるので、感光体の静電疲労も増加してしまう。

特開２００４−２１２８３８号公報 特開平８−２４８８４９号公報

本発明は、以上の問題点や公知技術における問題点を解消するもので、簡便な構造により、ブラシローラ内の蓄積トナーを効果的に除去でき、耐久性を有し長期間使用でき、安定した良質の画像を得ることができるブラシローラ付クリーニング装置、及びこれを備えてなる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明のクリーニング装置は、像担持体上に残った紛体や異物を清掃するクリーニング装置において、前記像担持体を摺擦する回転自在な導電性のブラシローラを有し、前記ブラシローラのブラシは、ブラシローラの軸線に対し垂直な平面で切った断面に対して複数の領域に分かれており、それぞれの領域が電気的に絶縁されていることを特徴とする。
または、本発明のクリーニング装置は、さらに、前記ブラシローラは、分割されている領域に対し、それぞれ異なるバイアス(０Ｖも含む)を印加することを特徴とする。
または、本発明のクリーニング装置は、さらに、前記印加されるバイアスは、分割されたブラシローラのうち、像担持体と接触していない部分と接触している部分とで異なることを特徴とするクリーニング装置
または、本発明のクリーニング装置は、さらに、前記ブラシローラにバイアスを印加する部材は、ブラシローラの周方向に対し、０．５〜５ｍｍ食込ませた状態である部材を用いることを特徴とする。
または、本発明のクリーニング装置は、さらに、前記ブラシローラにバイアスを印加する部材は、ブラシローラの周方向に対し、１〜２ｍｍ食込ませた状態である部材を用いることを特徴とする。
または、本発明のクリーニング装置は、さらに、前記印加する部材の材質は、弾性を有する薄板状の部材を使うことを特徴とする。
または、本発明のクリーニング装置は、さらに、前記バイアスは、交流であることを特徴とする。
または、本発明のクリーニング装置は、さらに、前記ブラシローラの回転方向は、感光体に対して、カウンターに回転していることを特徴とする。
または、本発明のクリーニング装置は、さらに、前記ブラシは、らせん状に巻かれた複数の基布により構成されており、それぞれの基布は、電気的に絶縁であることを特徴とする。

本発明のプロセスカートリッジは、像担持体とクリーニング装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、上記のいずれかに記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、像担持体上に潜像を形成する露光装置と、前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、前記像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体を介して記録部材に転写する転写装置と、記録部材上の可視像を、定着部材により熱及び／又は圧力をかけて定着する定着装置と、を備える画像形成装置において、上記に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
または、本発明の画像形成装置は、さらに、用いられるトナーは、重量平均粒径が３〜８μｍで、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする。
または、本発明の画像形成装置は、さらに、画像形成装置に用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする。

本発明のトナーは、上記に記載の画像形成装置に供され、かつ、重量平均粒径が３〜８μｍで、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする。
または、本発明のトナーは、さらに、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、クリーニング装置中のブラシローラは、ブラシローラが分割されており、それぞれが電気的に絶縁されている。軸方向に分割することで、ブラシが回転することにより、感光体と接する側、接さない側で、異なる機能をもたせることができる。また、クリーニング装置中のブラシローラへのバイアスの印加を、分割されているブラシローラのうち、像担持体に当接していない個所と当接している個所で、異なる大きさ・性質のものを印加することによって、ブラシ中のトナーを除去しながら、像担持体にはバイアスの影響を与えない効果や、積極的に像担自体からトナーを除去しながら、ブラシ中にトナーを蓄えない等の効果を与えることができる。さらに、バイアス印加部材を、ブラシローラに食込ませた状態にある部材(ここではフリッキング部材と呼んでいる)とすることで、トナーを除去できるタイミングを遠心力だけでなく、フリッキング部材の衝撃力も加えることで、より効率的にトナーを除去できる。さらに、フリッキング部材に用いる部材は、弾性を有する薄板状とすることで、ブラシ繊維がフリッキング部材に当ることにより、フリッキング部材の変形・回復の振動がブラシ繊維に加わるので、より効率的にトナーを除去できる。
また、流バイアスをかけることで、トナーの電荷が（＋）の場合、トナーは、ブラシに印加する交流バイアスが（＋）の場合に反発する。逆に、トナーの電荷が（−）の場合には、交流バイアスが（−）の場合に反発する。そのため、ブラシ繊維中トナーの除去は、ブラシが回転することによるブラシの遠心力と、それぞれのトナーの反発するタイミングでブラシ繊維中のトナーを効率よく除去できる。つまり、像担持体に現像されたトナーを転写される際に印加される転写バイアスにより、像担持体上のトナーが逆帯電していた場合でも、効率よくトナーを除去できる。ブラシ中に蓄えられているトナーが少なくなるので、ブラシのヘタリが減少し、ブラシを長寿命化できる。

また、クリーニング手段においては、少なくとも像担持体とブラシローラを備えた画像形成部は一体にて支持し、画像形成本体に対し着脱自在に構成するいわゆるプロセスカートリッジ形態にて構成することにより、像担持体交換時期とブラシローラ交換時期とを容易に一致させることが可能となり、像担持体とブラシローラにおける初期や経時の像担持体上トナーのクリーニング条件を容易に同期させることで常に安定した品質の提供が可能となるものである。また作像手段の保守、交換をとても容易にすることが併せて可能となるものである。

また、重合トナーを用いることで、像担持体から被転写部材への転写率が上がるので、像担事態に残る転写残トナーが少ないために、ブラシローラの繊維中へ蓄えられるトナー量も少ない。そのため、転写残トナーを、より除去しやすいため、本発明の効果の効果が大きくなる。また、蓄えるトナーが少ないためにブラシローラの寿命も長くなる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。ここでは、フルカラー複写機を例に挙げて説明する。
画像形成装置１００は、画像形成部３００、給紙部２００、原稿読み取り部４００、原稿搬送部５００からなる。画像形成部３００は、画像形成ユニット１０、露光手段３、転写手段５、定着手段７からなる。
画像形成ユニット１０は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー像をそれぞれ形成する４つのユニットを並列して備える。各画像形成ユニット１０の中央には、それぞれ感光体１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙが備えられ、その周囲に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段が備えられている。
露光手段３は、原稿読み取り部４００で読み取ったデータ、又は図示しないＰＣ等外部より送られた画像信号を変換し、ポリゴンモータでレーザー光をスキャンさせ、ミラーを通して読み取られた画像信号を基に感光体１上に静電潜像を形成する。
転写手段５は、各感光体１上に形成されたトナー像を順次重ね合わせて保持する中間転写ベルト５０を含んで構成されており、中間転写ベルト５０上に形成されたカラートナー像を記録紙に転写する構成となっている。この他、転写搬送ベルトによって記録紙を搬送し、各感光体１上に形成されたトナー像を直接記録紙に転写する構成であってもよい。
定着手段７は、内部にハロゲンヒータ等を有するローラに張架されたベルトと加圧ローラとから構成されており、両者によって形成されるニップ部にて記録紙上のトナーに熱と圧を加えてトナー像を定着させる。この他、一対のローラ、あるいは一対のベルトを用いるものであってもよい。

画像形成装置１００は、この他に両面反転ユニット９、排紙トレイ８等を備える。
図２は、画像形成ユニットを拡大して示す図である。
感光体１は、光導電性を有するアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の非晶質金属、あるいは、ビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。環境問題及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物を用いた感光体1が好ましい。
帯電手段２は、コロナ方式、ローラ方式、ブラシ方式、ブレード方式のいずれであってもよく、ここでは、ローラ方式の帯電手段２を示す。帯電手段２は、帯電ローラ２ａ、帯電ローラ２ａを清掃するために当接されている帯電ローラクリーニング部材２ｂ、帯電ローラ２ａに接続される図示しない電源を備える。帯電ローラ２ａに高電圧を印加して、感光体１との間でコロナ放電を発生させ感光体１の表面を一様に帯電するものである。
現像手段４は、現像剤を担持して感光体１に供給する現像剤担持体４ａと、トナー供給室４ｂ等を備える。現像剤担持体４ａは、回転可能に支持された中空円筒状の現像剤担持体４ａと、現像剤担持体４ａの内部にこれと同軸に固設されたマグネットロールとを備えており、現像剤担持体４ａの外周面に現像剤を磁気的に吸着して搬送するようになっている。現像剤担持体４ａは導電性で、非磁性部材で構成されており、現像バイアスを印加するための図示しない電源が接続されている。現像剤担持体４ａと感光体１との間には、電源から電圧が印加され、現像領域に電界が形成される。
中間転写ベルト５０を挟んで感光体１に対向する位置には、１次転写手段５１が備えられている。１次転写手段５１は図示しない電源が接続されていて、感光体１上のトナー像を中間転写ベルト５０に転写する際電圧が印加されて、感光体１と中間転写ベルト５０の間に電界が形成され、静電気的にトナー像の転写が行われる。

次に、図２を用いて、クリーニング装置を説明する。クリーニング装置６は、感光体１に当接してクリーニングブレード６１を備え、クリーニングブレード６１よりも感光体１回転方向上流側に、固形潤滑剤６４を削り取り感光体１上に供給する潤滑剤塗布手段６２を備え、この潤滑剤塗布手段６２よりも更に感光体１回転方向上流側にトナー除去手段６５を備える。一次転写を終えた後の感光体１上に残存するトナーは、先ずトナー除去手段６５により感光体１上から回収される。引き続いて、感光体１上に潤滑剤塗布手段６２により固形潤滑剤６４の微粒子が供給され、感光体１上に残存するトナーやフィルミング等が最終的にクリーニングブレード６１によって掻き取られる。
トナー除去手段６５としては、ゴムブレード、ブラシローラ等様々な手段が適用可能であるが、感光体１表面にダメージを与えることなく、効率よくトナーを除去する手段として、図２に示すように、ブラシローラ６５、及びブラシローラ６５表面に付着したトナーを掻き落とすフリッカ６６を備えた構成とする。

図３は、本発明のクリーニング装置におけるブラシローラの構造を示す概略図である。本発明では、ブラシローラ６５は、図３の様に、３つの領域６５α、６５β、６５γに分割されている。分割により感光体１上の残トナーを効率よく除去することができる。これらの分割された３つの領域６５α、６５β、６５γは、ブラシローラ６５の軸線に対し垂直な平面で切った断面に対して、それぞれの領域が電気的に絶縁されている。軸方向に分割することで、ブラシが回転することにより、感光体１と接する側、接さない側で、異なる機能をもたせることができる。
図４は、本発明のメカニズムをあらわした模式図である。この図では、一例として、ブラシローラ６５を３分割した領域をＡ、Ｂ、Ｃとして例を示す。ブラシローラ６５の分割は、２分割以上であれば、本発明の効果が得られるが、確実な効果を得るには、３分割以上が好ましい。ここでは、３分割されたブラシローラ６５を用いて、一方にバイアス印加を行い、もう一方は、電気的に浮いた状態のシステムで説明する。電源部７２より、バイアス印加部材７１を通して、ブラシローラ６５にバイアスが印加される。このバイアスは、アースへ接地、０Ｖを含み、また、極性の（＋）（−）のいずれも印加することができる。
このバイアスは、ブラシローラ６５中の領域Ａだけに印加される。図４（ａ）に示している感光体１と接している領域ＢとＣには、バイアスが印加されない。次に、ブラシローラ６５が回転し、図４（ｂ）の状態になった場合は、領域ＡとＣにバイアスが印加されるが、感光体１と接している領域Ｂには、バイアスが印加されない。また、図４（ｃ）の場合では、領域Ｃにバイアスが印加されるが、領域Ａ、Ｂにはバイアスが印加されない。つまり、ブラシローラ６５にバイアスを印加しながらも、感光体１へはバイアスを与えないようにすることができる。これによって、クリーニング装置６中の、ブラシローラ６５へのバイアスの印加を、分割されている、ブラシローラ６５のうち、感光体１に当接していない個所と当接している個所で、異なる大きさ・性質のものを印加することによって、ブラシローラ６５中のトナーを除去しながら、感光体１にはバイアスの影響を与えない効果や、積極的に感光体１からトナーを除去しながら、ブラシローラ６５中にトナーを蓄えない等の効果を与えることができる。

図５は、ブラシローラにバイアスを印加する状態を説明するための模式図である。感光体１へ、バイアスを与えないようにしながら、ブラシローラ６５にバイアスを印加するには、図５の様にバイアスを印加する。バイアスは、クリーニング装置６又は、本体に固定された印加部材７１にて、ブラシローラ６５へ、バイアスが印加される。印加部材７１の配置によって、ブラシローラ６５側のバイアスを、感光体１へ与えなくすることができる。印加位置は、ブラシローラ６５の分割数と回転方向による。回転方向が、図５に図示するような方向だった場合には、図５の位置（１）〜（２）に印加部材を配置することによって、ブラシローラ６５側のバイアスの影響を感光体１に与えない。位置（１）は、（１）’へ移動し、位置（２）’は（２）へ移動する。
図５（ａ）は、ブラシの回転方向に対し、上流側の上限の印加部材７１の配置位置を表し、図５（ｂ）では、下流側の下限の位置を表す。図５（ａ）位置（１）は、感光体１と離れる界面にある。図５（ａ）位置（１）は、ブラシの回転より、感光体１から離れる位置なので、印加部材はこれ以降に置けばよい。また、図５（ｂ）の位置（２）より、回転方向に対し下流側へ配置すると、感光体１と接触が始まるブラシ領域Ｂへバイアスを印加することになるので、感光体１側にまで、バイアスの影響を与えてしまう。そのために、下流の下限値は、図５（ｂ）の位置（２）である。つまり、図５（ａ）の位置（１）から、図５（ｂ）の位置（２）の間に印加部材７１を配置することで、ブラシローラ６５のバイアスの影響を感光体１へ与えないようにすることができる。
ここでは、感光体１側へ、バイアスの影響を与えないようにする手段のみに述べたが、感光体１にバイアスを印加することを想定し、ブラシローラ６５側に印加するバイアスとは別なバイアスを印加する場合、ブラシローラ６５の分割数が増えた場合、感光体１に対するブラシローラ６５の配置位置(感光体１の第１象限〜第４象限を問わない)が例とは異なる場合においても同様の考え方をすることにより、ブラシローラ６５側のバイアスの影響を感光体１側へ与えることがない。

図６は、ブラシローラ６５にバイアスを印加する方法を説明する模式図である。図６（ａ）に示しているのは、回転するブラシローラ６５の芯金へ、固定された電極より、バイアスを印加する方法であり、図６（ｂ）に示しているのは、回転するブラシローラ６５のブラシ毛へ、固定された電極より、バイアスを印加する方法であり、これは、さらに、ブラシの長手すべてに印加する方法、ブラシローラ６５の一部に印加する方法がある。

図７は、電気的に絶縁したブラシローラの構造を示す概略図である。このブラシローラ６５によって、これらの効果を生み出すことができる。
ブラシローラ６５は、ローラの芯金となる部材に、導電性の繊維を基布に織りこんだ部材を貼り付け製作するのが一般的である。そのため、それぞれの繊維が織り込まれた基布どうしで絶縁が必要となる。この機能を満足するために、以下の２つの方法を提案する。図７（ａ）に示すように、絶縁層６５（１）が芯金６５（４）と基布６５（２）の間にある方法がある。また、図７（ｂ）に示すように、芯金６５（４）が分割されており、それぞれが絶縁層６５（１）で隔てられている方法がある。
図７（ａ）では、バイアスの供給は、ブラシの毛先または基布から行う。また、図７（ｂ）の方法では、バイアスの印加は、ブラシの毛先または基布に加えて、芯金より行うこともできる。

感光体１上には、転写手段５の影響により、極性のバラバラな未転写トナーが付着している。そのために、ブラシローラ６５で掻き取ったトナーも極性がバラバラである。図８は、ブラシローラ６５とトナーとの状況を説明する模式図である。例えば、図８の様に、ブラシローラ６５の領域６５Ｂにバイアス印加部材７１により電源７２からの（＋）のバイアスを印加した場合には、領域６５Ｂ中のトナーのうち、(＋)に帯電しているトナーが反発し、ブラシローラ６５外へはじき出される。また、図を用いての説明は省くが、（−）のバイアスを印加した場合には、ブラシローラ６５から（−）に印加しているトナーがはじき出される。

図９は、交流バイアスを印加したブラシローラとトナーとの状況を説明する模式図である。また、印加バイアスを交流とした場合においては、(＋)(−)どちらの極性に帯電しているトナーに対しても、反発する機会を与えることができる。したがって、ブラシローラ６５繊維中に蓄えられてしまうトナーの量は、大幅に減少する(図９（ａ）)。
交流を与える場合、その周期は、図９（ｂ）の様にすることで、効率よくブラシローラ６５繊維中のトナーを除去することができる。
周期を分割されている１つのブラシ（図９（ａ）の領域Ａ）が、バイアス印加部材に接触している時間内に１周期以上にする。
このことで、ブラシローラ６５繊維中に蓄えてある、さまざまな極性や大きさの異なるトナーに対しても、反発する機会を与えることができるため、ブラシローラ６５繊維中のトナーの除去能力が向上する。

図１０は、交流バイアスを印加したブラシローラとトナーとの他の状況を説明する模式図である。また、交流バイアスを印加する場合の周期を、図１０の様にしても良い。バイアスの周期は、ブラシローラ６５中の繊維１本がフリッキング部材６６に接触している間に１周期以上ある周波数が良い。この接触している時間は、「毛のコシ」、「毛足の長さ」、「ブラシローラの回転数」により異なる。

図１１は、交流バイアスを印加したブラシローラとトナーとの他の状況、特に、食い込ませた状況を説明する模式図である。また、図１１の様にブラシローラ６５の周方向に対し、０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍ食込ませた状態である部材を用いることで、効率よくブラシローラ６５繊維中のトナーを除去することができる。このような部材(以降、フリッキング部材と称す)にブラシローラ６５の繊維が当ることで、繊維に衝撃力を与えることができる。この衝撃によるトナー除去性と、バイアスによるトナーとブラシローラ６５繊維の反発作用が合わさり、さらに効率よくブラシローラ６５繊維中のトナーを除去できる。交流バイアスをかけることで、トナーの電荷が（＋）の場合、トナーは、ブラシに印加する交流バイアスが（＋）の場合に反発する。逆に、トナーの電荷が（−）の場合には、交流バイアスが（−）の場合に反発する。そのため、ブラシ繊維中トナーの除去は、ブラシローラ６５が回転することによるブラシローラ６５の遠心力と、それぞれのトナーの反発するタイミングでブラシ繊維中のトナーを効率よく除去できる。つまり、感光体１に現像されたトナーを転写される際に印加される転写バイアスにより、感光体１上のトナーが逆帯電していた場合でも、効率よくトナーを除去できる。ブラシ中に蓄えられているトナーが少なくなるので、ブラシローラ６５のヘタリが減少し、ブラシローラ６５を長寿命化できる。

また、前途のフリッキング部材に、弾性を有する薄板状の部材を用いることで、ブラシローラ６５がフリッキング部材６６との接触が解放されるときに、ブラシローラ繊維の反発力、即ち、戻ろうとする復元力と、回転による遠心力でブラシローラ繊維表面にある残留トナーが弾き出されることで、ブラシローラ繊維表面が清掃される現象が起こる。また、このフリッキング部材６６を弾性体とすることで、ブラシローラ６５繊維がフリッキング部材６６に当った際に、ブラシローラ６５繊維だけでなく、フリッキング部材６６も振動し、ブラシローラ６５繊維への衝撃力が強くなるため、よりブラシローラ６５繊維中のトナー除去効果を上げることができる。このフリッキング部材６６は、弾性を有する薄板状の部材(例えば０．１ｍｍのバネ鋼材、０．２ｍｍの導電性樹脂)を用いるとさらに効果的である。バイアス印加部材６６を、ブラシローラ６５に食込ませた状態にある部材(ここではフリッキング部材と呼んでいる)とすることで、トナーを除去できるタイミングを遠心力だけでなく、フリッキング部材６６の衝撃力も加えることで、より効率的にトナーを除去できる。

また、バイアス印加部材６６とフリッキング部材６６を兼用とした場合には、部品構成の増加を最小限にとどめることができる。また、ブラシローラ６５の回転方向・線速は問わないが、より効果を発揮できるのは、感光体１の回転方向に対してカウンターに摺擦する場合である。ブラシローラ６５中の毛が、感光体１に接触する機会を多く与えることができるため、より多く、感光体１の残トナーをブラシローラ６５へ搬送できるからである。フリッキング部材６６に用いる部材は、弾性を有する薄板状とすることで、ブラシ繊維がフリッキング部材６６に当ることにより、フリッキング部材６６の変形・回復の振動がブラシ繊維に加わるので、より効率的にトナーを除去できる。
以上をまとめると、感光体１に現像されたトナーを転写される際に印加される転写バイアスの影響により、感光体１上のトナーが逆帯電していた場合でも、それを掻き取ったブラシローラ６５繊維中のトナーを効率よく除去でき、ブラシローラ６５繊維中に蓄えられているトナーが少なくなるので、ブラシローラ６５のヘタリが減少し、ブラシローラ６５を長寿命化できる。また、ブラシローラ６５繊維中のトナーが少ないために、ブラシローラ６５繊維中のトナーが再び感光体１へ付着する量を大幅に減少させることができる。そのために、下流側にてクリーニングブレード６１で感光体１をクリーニングする際にも、そこでのトナー量が少ないために、確実に感光体１をクリーニングすることができる。また、潤滑剤６４の塗布に関しても、同様に、ブラシローラ６５繊維中のトナーが再び感光体１へ付着する量を大幅に減少させることができるので、潤滑剤６４を効率的に塗布することができる。

一例として、感光体側とブラシ側へのバイアスの大きさによる具体的な実施例を以下に挙げる。
（例（１））
例（１）として、感光体側をＧＮＤのバイアスに接地し、他をバイアス電圧を印加した。ここでは、ブラシから印加するバイアスによる感光体への影響が、ブラシローラ６５は電気的に分割されており、感光体１側のブラシローラ６５γはＧＮＤであるために、感光体１側に対してバイアスを印加しない。感光体１バイアスを印加しないようにするには、電極を図６の領域Ａにセットすればよい。このことにより、このようなブラシローラ６５繊維中のトナー除去性を持ちながらも、ブラシローラ６５バイアスによる感光体静電疲労を抑制することができるため、感光体１をより長寿命化できる。

（例（２））
図１２は、感光体側にバイアス電圧を印加し、他を感光体側と逆極性のバイアス印加した状況を説明する模式図である。例（２）では、図１２に示すように、この例で効果を発揮する構成である。上流側のブラシローラ６５(上)によって極性を制御された感光体１上のトナーを、下流側のバイアスを印加されたブラシローラ６５(下)により除去するシステムは、下流側のブラシローラ６５(下)中にトナーが蓄えられてしまうことで、クリーニング性が落ちてしまう。フリッキング部材６６などを取り付けて積極的にトナーを除去しようとしても、トナーの極性とブラシローラ６５(下)の極性が逆であり、トナーのブラシローラ６５(下)への付着力が強いために、効果が発揮しづらい。しかしながら、本発明のブラシローラを用いて、感光体側１のブラシローラ６５(下)に印加するバイアスと、感光体側でない側のブラシローラ６５(下)の印加バイアスの極性を逆転させることで、効果的にブラシローラ６５繊維中のトナーを除去できる。したがって、ブラシローラ６５繊維中にトナーがたまることによるクリーニング性の低下を抑制することができる。この例においても、ブラシローラ６５の回転数や、ブラシローラ６５へバイアスを印加する手段は、例（１）とおなじ構成をとることができる。

図１３は、らせん状に巻かれた複数の基布を有するブラシローラの構造を示す概略図である。また、このシステムで用いる上流側のブラシローラ６５(上)においては、本発明の「ブラシを分割し電気的に絶縁する」ことを応用することで、コストが安く、交流バイアスと同等の効果を与えることができる。ブラシローラ６５を周方向に分割するのではなく、２本の導電性基布を並べた状態で、らせん状に巻きつけることにより、図１３の様になる。これら２本の基布を電気的に絶縁し、それぞれ異なるバイアスを印加することで、感光体１のある点においては、擬似的に交流となる(図１３（ａ）)。このようなブラシローラを利用することで、特別に交流を重畳するシステムを必要としないために、低コストで、同等の効果を得ることができる(図１３（ｂ）)。

以上説明してきた本発明のクリーニング装置６を、感光体１と一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジとすることができる。プロセスカートリッジは、この他に帯電手段２及び／又は現像手段４を含んで構成するものであっても良い。本プロセスカートリッジによって、円径度が高く、また、小粒径のトナーを用いた現像が行われる画像形成プロセスであっても、感光体１上のクリーニングを良好にし、画質の劣化を生じさせることのないプロセスカートリッジとすることができる。また、長期に渡ってクリーニング機能を維持することができるため、プロセスカートリッジの寿命向上にもつながる。以上は、感光体に対してのクリーニング装置での実施例を説明したが、転写体、中間転写体に対しても同様に実施することができる。
転写体、中間転写体の場合には、感光体の場合と同じく、被転写部材へ転写した後に残る未転写トナーに加えて紙紛のクリーニングに対して同様の実施を行える。

次に、本発明の画像形成装置に好適に使用されるトナーについて説明する。
６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するために、トナーの重量平均粒径は３〜８μｍが好ましい。この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。
重量平均粒径（Ｄ４）が３μｍ未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。重量平均粒径（Ｄ４）が８μｍを超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。
また、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。
（Ｄ４／Ｄ１）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。そのため、ブラシローラの繊維中へ蓄えられるトナー量も少ないため、そのトナーを、より除去しやすく、本発明の効果の効果が大きくなる。また、蓄えるトナーが少ないためにブラシローラの寿命も長くなる。

次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液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ルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。

トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図１４、１５は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） ・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π） ・・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。

なお、形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製で倍率１０００倍のトナーの写真を撮り、スキャナで読み取って画像データ化する。これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）を用いて、画像データを二値化し、少なくとも５００個以上のトナー粒子について解析を行うことで測定した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 画像形成ユニットを拡大して示す図である。 本発明のクリーニング装置におけるブラシローラの構造を示す概略図である。 本発明のメカニズムをあらわした模式図である。 ブラシローラにバイアスを印加する状態を説明するための模式図である。 ブラシローラにバイアスを印加する方法を説明する模式図である。 電気的に絶縁したブラシローラの構造を示す概略図である。 ブラシローラとトナーとの状況を説明する模式図である。 交流バイアスを印加したブラシローラとトナーとの状況を説明する模式図である。 交流バイアスを印加したブラシローラとトナーとの他の状況を説明する模式図である。 交流バイアスを印加したブラシローラとトナーとの他の状況、特に、食い込ませた状況を説明する模式図である。 感光体側にバイアス電圧を印加し、他を感光体側と逆極性のバイアス印加した状況を説明する模式図である。 らせん状に巻かれた複数の基布を有するブラシローラの構造を示す概略図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電手段
３ 露光手段
４ 現像手段
５ 転写手段
６ クリーニング手段
６１ クリーニングブレード
６５ ブラシローラ
６６ バイアス印加部材・フリッキング部材
７ 定着手段
１０ 画像形成ユニット
１００ 画像形成装置
２００ 給紙部
３００ 画像形成部
４００ 原稿読取部
５００ 原稿搬送部

Claims (15)

1. 像担持体上に残った紛体や異物を清掃するクリーニング装置において、
   前記像担持体を摺擦する回転自在な導電性のブラシローラを有し、
   前記ブラシローラのブラシは、ブラシローラの軸線に対し垂直な平面で切った断面に対して複数の領域に分かれており、それぞれの領域が電気的に絶縁されている
   ことを特徴とするクリーニング装置。
2. 請求項１のに記載のクリーニング装置において、
   前記ブラシローラは、分割されている領域に対し、それぞれ異なるバイアス(０Ｖも含む)を印加する
   ことを特徴とするクリーニング装置。
3. 請求項２のに記載のクリーニング装置において、
   前記印加されるバイアスは、分割されたブラシローラのうち、像担持体と接触していない部分と接触している部分とで異なる
   ことを特徴とするクリーニング装置
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のクリーニング装置において、
   前記ブラシローラにバイアスを印加する部材は、ブラシローラの周方向に対し、０．５〜５ｍｍ食込ませた状態である部材を用いる
   ことを特徴とするクリーニング装置。
5. 請求項４に記載のクリーニング装置において、
   前記ブラシローラにバイアスを印加する部材は、ブラシローラの周方向に対し、１〜２ｍｍ食込ませた状態である部材を用いる
   ことを特徴とするクリーニング装置。
6. 請求項４又は５に記載のクリーニング装置において、
   前記印加する部材の材質は、弾性を有する薄板状の部材を使う
   ことを特徴とするクリーニング装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のクリーニング装置において、
   前記バイアスは、交流である
   ことを特徴とするクリーニング装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のクリーニング装置において、
   前記ブラシローラの回転方向は、感光体に対して、カウンターに回転している
   ことを特徴とするクリーニング装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載のクリーニング装置において、
   前記ブラシは、らせん状に巻かれた複数の基布により構成されており、それぞれの基布は、電気的に絶縁である
   ことを特徴とするクリーニング装置。
10. 像担持体とクリーニング装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
    前記プロセスカートリッジは、請求項１ないし８のいずれかに記載のクリーニング装置を備える
    ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
11. 潜像を担持する像担持体と、
    像担持体上に潜像を形成する露光装置と、
    前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、
    前記像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体を介して記録部材に転写する転写装置と、
    記録部材上の可視像を、定着部材により熱及び／又は圧力をかけて定着する定着装置と、を備える画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、請求項１０に記載のプロセスカートリッジを備える
    ことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１に記載の画像形成装置において、
    用いられるトナーは、重量平均粒径が３〜８μｍで、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０の範囲にある
    ことを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の画像形成装置において、
    画像形成装置に用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある
    ことを特徴とする画像形成装置。
14. 電子写真プロセスの画像形成装置に供されるトナーにおいて、
    前記トナーは、請求項１１に記載の画像形成装置に供され、かつ、重量平均粒径が３〜８μｍで、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０の範囲にある
    ことを特徴とするトナー。
15. 請求項１４に記載のトナーにおいて、
    前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある
    ことを特徴とするトナー。

Images