JP3904203B2 - クリーニング装置及び該クリーニング装置を有する画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー像が形成される像担持体と、トナー像を転写材に転写したあとの像担持体表面に付着する転写残トナーを像担持体表面から除去するトナー除去手段と、該トナー除去手段からトナーを回収するトナー回収ローラと、該トナー回収ローラからトナーを除去するクリーニングブレードとを有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはこれらの複合機などとして構成される電子写真方式ないしは静電記録方式を用いた上記形式の画像形成装置は従来より公知である。従来のこの種の画像形成装置においては、トナー回収ローラとして金属製のローラが用いられ、またクリーニングブレードとしては、このトナー回収ローラの表面に圧接する弾性ブレードが用いられるのが普通であった。ところが、このようにクリーニングブレードがトナー回収ローラよりも軟質な材料により構成されていると、そのクリーニングブレードがトナー回収ローラの表面に食い込むことができないため、トナーとして球形トナー、特に平均円形度が０．９６以上で１．００未満の球形トナーを用いると、そのトナーの一部がクリーニングブレードをすり抜けてしまい、トナー回収ローラの表面からトナーを除去する効率が低下する。このため、トナー除去手段からトナー回収ローラ側にトナーを効率よく移行させることができず、トナー除去手段による像担持体表面のクリーニング性能が低下する欠点を免れない。
【０００３】
トナー回収ローラの表面部分を軟質材料から構成し、クリーニングブレードとして金属ブレードを用いたクリーニング装置を有する画像形成装置も提案されているが（特許文献１参照）、この公報には球形トナーを用いることについては記載されていない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１９３８０号公報（第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来の欠点を除去した画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、冒頭に記載した形式の画像形成装置において、前記トナー像を形成するトナーとして平均円形度が０．９６以上であって１．００未満の球形トナーを用いると共に、前記クリーニングブレードを前記トナー回収ローラに接離させる接離手段と、前記トナー回収ローラに付着したトナーの量を検知するセンサとを設け、前記クリーニングブレードが前記トナー回収ローラから離れた状態で、該トナー回収ローラ上のトナーの量が、前記トナー除去手段からのトナー回収性能低下に影響がでる量となったことが検知されたとき、前記接離手段によって、クリーニングブレードをトナー回収ローラに圧接させ、このとき、クリーニングブレードが前記トナー回収ローラに食い込んだ状態でトナー回収ローラの表面に圧接することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項１）。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って説明し、併せて従来の画像形成装置の欠点を図面に即してより具体的に明らかにする。
【００２４】
図１は画像形成装置の一例を示す概略図であり、まずその全体構成を簡単に説明する。
【００２５】
ここに示した画像形成装置は、ドラム状の感光体により構成された像担持体１を有し、この像担持体１は帯電装置２によって所定の極性、この例では負極性に帯電される。その帯電面に対して、図示していない露光装置から出射した書き込み光Ｌが照射され、これによって像担持体１に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置３によってトナー像として可視像化される。この現像装置３においては、トナーとキャリアを有する二成分系現像剤又はキャリアを含まない一成分系現像剤が使用されるが、いずれの場合も、トナー像を形成するトナーとして平均円形度が０．９６以上であって、１．００未満の球形トナーが用いられる。かかるトナーが現像装置内で所定の極性、この例では負極性に摩擦帯電され、当該トナーが静電的に静電潜像に移行して、その静電潜像がトナー像として可視像化される。
【００２６】
上記トナー像は、図示していない給紙装置から給送された転写材Ｐに転写される。すなわち、転写装置４に、像担持体上のトナー像のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって像担持体上のトナー像が転写材Ｐ上に静電的に転写される。転写材としては、転写紙又は樹脂フィルムなどが用いられる。
【００２７】
像担持体１から分離された転写材Ｐは定着装置５を通過し、このとき熱と圧力の作用によってトナー像が転写材上に定着される。トナー像転写後の像担持体表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置６によって像担持体表面から除去される。このようにクリーニングされた像担持体表面は除電装置７によって除電される。図には、転写残トナーＴを拡大誇張した黒丸で示してある。
【００２８】
以上が、以下に説明する各構成のクリーニング装置が採用される画像形成装置の共通する構成である。
【００２９】
図２はこのクリーニング装置６の一例を示す図であり、ここに示したクリーニング装置６は、トナー除去手段の一例である導電性のブラシローラ８と、そのブラシローラ８のブラシに接触して時計方向に回転するトナー回収ローラ９と、そのトナー回収ローラ９の表面に先端部が圧接したクリーニングブレード１０と、回収コイルより成るトナー搬送部材１１と、これらの要素８，９，１０，１１を収容するクリーニングケース１２とを有している。ブラシローラ８も時計方向に回転しながら、そのブラシが像担持体表面に当接する。トナー回収ローラ９には、電源１３によって直流電圧が印加され、これによってブラシローラ８にもトナー回収ローラ９を介して、トナー回収ローラ９よりも低い電圧が印加されている。
【００３０】
像担持体１上の転写残トナーＴが、ブラシローラ８の部位に達すると、当該トナーＴは、そのブラシによって機械的に摺擦されながら、同時に像担持体１とブラシローラ８の間に形成された電界によってブラシローラ８に静電的に吸着される。ブラシローラ８に付着したトナーは、そのブラシローラ８の回転によってトナー回収ローラ９に接する部位へ運ばれ、このトナー回収ローラ９とブラシローラ８の間に形成された電界によってトナー回収ローラ９の表面に吸着される。このようにしてトナー回収ローラ９に回収されたトナーは、クリーニングブレード１０によって掻き取られる。掻き落とされたトナーは、下方に配置されたトナー搬送部材１１によってクリーニング装置外へ排出される。図３はクリーニングブレード１０がトナー回収ローラ９の表面に圧接した状態を示す概略斜視図である。
【００３１】
上述のように、本例の画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体１と、トナー像を転写材Ｐに転写したあとの像担持体表面に付着する転写残トナーＴを像担持体表面から除去するトナー除去手段の一例であるブラシローラ８と、該トナー除去手段からトナーを回収するトナー回収ローラと、該トナー回収ローラからトナーを除去するクリーニングブレード１０とを有している。
【００３２】
ここで、従来一般に用いられているクリーニング装置においては、クリーニングブレード１０がゴムなどの弾性材により構成され、トナー回収ローラ９が導電性の金属によって構成されていた。図４はかかる金属製のトナー回収ローラ９にゴム製のクリーニングブレード１０が圧接した状態を示しているが、この図から判るように、クリーニングブレード１０はトナー回収ローラ９に食い込むことができない。トナー回収ローラ上のトナーＴを、クリーニングブレード１０のエッジ部で堰き止め、クリーニングブレード１０のスティックスリップによってトナー回収ローラ表面からトナーＴを除去するのであるが、トナーが前述の如き平均円形度の球形トナーであると、クリーニングブレード１０のめくれや波打ちによって、クリーニングブレード１０とトナー回収ローラ９の表面との間にトナーＴがもぐり込んで、ここをすり抜けやすくなり、これによって像担持体に対するクリーニング性が低下する。カラー化、高画質化が求められるなか、その達成手段として、重合法による球形トナーを使用すると、像担持体のクリーニング性が低下するのである。
【００３３】
そこで、本例のクリーニング装置においては、そのトナー回収ローラ９が導電性金属より成る芯金１４と、その外周面に固定された導電性の弾性層１５から構成されている。トナー回収ローラ９の表面部分が弾性体から構成されているのである。弾性層１５は、例えばウレタンゴムの如きゴムや、発泡ウレタンなどの弾性材より成る。また、クリーニングブレード１０は、金属製のブレードにより構成されている。かかる構成により、図５に示す如く、クリーニングブレード１０がトナー回収ローラ９に食い込み、このときの弾性層１５の弾性によってクリーニングブレード１０がトナー回収ローラ９の表面に密着した状態で圧接する。このようにしてクリーニングブレード１０のめくれや波打ちを防止でき、トナーＴが前述の平均円形度の球形トナーではあるが、当該トナーＴがクリーニングブレード１０をすり抜けることを防止できる。また、図５に示すようにクリーニングブレード１０の厚さを薄くし、その先端面とトナー回収ローラ９の表面との間に空隙ができないようにすると、トナーＴがクリーニングブレード１０をすり抜けることをより一層確実に防止することができる。
【００３４】
上述のように、本例のクリーニング装置においては、トナー像を形成するトナーとして、平均円形度が０．９６以上であって１．００未満の球形トナーが用いられていると共に、クリーニングブレード１０がトナー回収ローラ９に食い込んだ状態でトナー回収ローラ９の表面に圧接している。
【００３５】
上記構成により、クリーニングブレード１０によってトナー回収ローラ９からトナーを効率よく除去できるので、ブラシローラ８に付着したトナーをトナー回収ローラ９に効率よく吸着させることができ、結局、ブラシローラ８によって像担持体表面から転写残トナーを効率よく除去することができる。このようにして像担持体に対するクリーニング性能を高め、該像担持体上に形成されるトナー像の画質を向上させることができる。
【００３６】
また、図２に示したクリーニング装置６においては、像担持体１の表面の転写残トナーＴを、ブラシローラ８より成る導電性のトナー除去手段に静電的に吸着させ、かつ該トナー除去手段に付着したトナーをトナー回収ローラ９に静電的に吸着させることができるように、トナー回収ローラ９の芯金１４に電圧が印加されているので、像担持体１上の転写残トナーを、トナー除去手段によってより一層効率よく除去し、これをトナー回収ローラ９に効率よく回収して、クリーニングブレード１０によりそのトナーを除去することができる。トナー回収ローラ９には、像担持体上の転写残トナーを最も効率よくブラシローラ８に静電的に吸着できる極性の電圧、図２に例では正極性の電圧が印加される。
【００３７】
ところで、転写残トナーＴの帯電極性が、現像時の極性である負極性のままであれば、上述のようにトナー回収ローラ９に、その転写残トナーＴの帯電極性と逆極性である正極性の電圧を印加すれば、そのトナーをブラシローラ８に静電的に吸着させることができる。ところが、図１に示した転写装置４には、トナー像のトナーの帯電極性と逆の正極性の電圧が印加されるので、この影響を受けて、転写残トナーＴの一部が正極性に反転することがある。この場合には、正極性と負極性に帯電した転写残トナーＴが混在することになり、上述のようにトナー回収ローラ９に正極性の電圧を印加しただけでは転写残トナーＴをブラシローラに効率よく静電移行させることができない。
【００３８】
そこで、図６に示したクリーニング装置６においては、図２に示したクリーニング装置と全く同様に構成されたブラシローラ８、トナー回収ローラ９及びクリーニングブレード１０を設け、このトナー回収ローラ９に電源１３によって正極性の電圧を印加するほか、このブラシローラ８よりも像担持体表面移動方向上流側に他のブラシローラ８Ａと、トナー回収ローラ９Ａと、クリーニングブレード１０Ａが設けられ、そのトナー回収ローラ９Ａには電源１３Ａによって、負極性の電圧が印加されている。このブラシローラ８Ａ、トナー回収ローラ９Ａ及びクリーニングブレード１０Ａの構成は、図２に示したブラシローラ８、トナー回収ローラ９及びクリーニングブレード１０と変わりはなく、また他の構成も図２に示したクリーニング装置と変わりはない。
【００３９】
上述した構成によると、一方のブラシローラ８によって、負極性に帯電した転写残トナーＴを像担持体表面から除去し、他方のブラシローラ８Ａによって正極性に帯電した転写残トナーＴを除去することができるので、転写残トナーＴ中に正極性と負極性に帯電したものが混在していても、これらのトナーＴを効率よく除去し、いずれの極性のトナーもトナー回収ローラ９，９Ａに回収して、その各トナーをクリーニングブレード１０，１０Ａによって各トナー回収ローラ９，９Ａから除去し、これをトナー搬送部材１１によってクリーニング装置外に排出することができる。
【００４０】
上述のように、像担持体表面の移動方向に沿って配置されたブラシローラ８Ａ，８より成る２つのトナー除去手段と、各トナー除去手段からそれぞれトナーを回収する２つのトナー回収ローラ９Ａ，９と、各トナー回収ローラ９Ａ，９からそれぞれトナーを除去する２つのクリーニングブレード１０Ａ，１０とを有していて、各クリーニングブレード１０Ａ，１０が、各トナー回収ローラ９Ａ，９に食い込んだ状態で各トナー回収ローラ９Ａ，９の表面に圧接し、像担持体表面の転写残トナーＴを各トナー除去手段に静電的に吸着させ、かつ各トナー除去手段に付着したトナーを各トナー回収ローラ９Ａ，９に静電的に吸着させるように、各トナー回収ローラ９Ａ，９に異なった極性の電圧をそれぞれ印加することによって、前述の平均円形度の球形トナーより成る転写残トナーＴを効率よく像担持体表面から除去することができる。
【００４１】
また、図７に示すように、ブラシローラ８より成るトナー除去手段によって除去される前の像担持体１上の転写残トナーＴの帯電極性を揃えるトナー極性制御手段１６を設けることによっても、正極性と負極性に帯電した転写残トナーを効率よく像担持体１の表面から除去することができる。図７に示したトナー極性制御手段１６は、タングステンワイヤなどの細いワイヤ１７に電源１８によって電圧を印加されるコロナ放電器によって構成され、かかるトナー極性制御手段１６は像担持体１の表面から離間して配置される。また、ここでは、電源１８によってワイヤ１７にＤＣにＡＣを重畳した電圧が印加される。ＤＣ電圧の印加によって、転写装置の影響によって正極性に帯電した転写残トナーＴが負極性に帯電され、ＡＣ電圧の印加によって、像担持体表面の電位が一定値に収束される。図７に示したクリーニング装置６の他の構成は図２に示したクリーニング装置と変わりはない。このようにして転写残トナーＴの帯電極性が揃えられるので、図２に示したクリーニング装置の場合と同様にして、前述の平均円形度の球形トナーより成る転写残トナーを効率よく像担持体表面から除去することができる。また、トナー極性制御手段としてコロナ放電器を用いると、単純な装置で転写残トナーの極性を揃えることができる。
【００４２】
図７に示した例では、トナー極性制御手段１６が、像担持体表面から離間して配置されているので、トナー極性制御手段１６が像担持体表面に接触することによる像担持体の表面劣化を阻止でき、またトナー極性制御手段１６がトナーで汚される不具合を抑制できる。ところが、その反面、コロナ放電器より成るトナー極性制御手段１６を用いると、ＮＯｘ、オゾンなどの放電生成物が多量に発生し、これによって像担持体上に形成されるトナー像の画質が劣化するおそれがある。そこで、図８に示したクリーニング装置においては、トナー極性制御手段１６が矢印方向に回転しながら像担持体１の表面に接触する導電性のブラシローラにより構成され、このブラシローラに電源１８によって負極性の電圧を印加し、これによって像担持体上の転写残トナーＴに電荷を注入して、その転写残トナーＴの帯電極性を揃えるように構成されている。このブラシローラに付着したトナーは、フリッカーバー１９によって叩き落とされ、落とされたトナーはトナー搬送部材１１によってクリーニング装置外に排出される。他の構成は図７に示したクリーニング装置と変わりはない。
【００４３】
図８に示したクリーニング装置においても、転写残トナーの帯電極性を揃えることができるので、転写装置４によって転写残トナーＴの極性が逆転したときも、その転写残トナーＴをブラシローラ８によって効率よく除去できる。しかも、図８に示したトナー極性制御手段１６は、像担持体表面に接触して位置しているので、ＮＯｘ、オゾンなどの放電生成物の発生を抑えることができる。像担持体表面に接触するトナー極性制御手段１６としては、ブラシローラのほかに、導電性の帯電ローラなどを用いることもできる。
【００４４】
次に、図９に示すクリーニング装置６においては、ブラシローラ８より成るトナー除去手段によって除去される前の転写残トナーＴが存在する像担持体１の表面を帯電する帯電手段２０が設けられていると共に、ブラシローラ８として構成されたトナー除去手段が電気抵抗を持った導電性を有している。また、トナー回収ローラ９には電圧が印加されず、その代わりに当該トナー回収ローラ９は接地されている。図９に示した帯電手段２０は、タングステンワイヤなどの細いワイヤ２１を有するコロナ放電器により構成され、このワイヤ２１に電源２２によってＤＣにＡＣを重畳した電圧が印加される。ＤＣ電圧の印加により、像担持体表面が負極性に帯電され、これと同時に転写装置４の影響で正極性に帯電した転写残トナーＴも負極性に帯電され、トナーの帯電極性が揃えられる。ＡＣ電圧の印加によって、像担持体表面の電位が一定値に収束される。
【００４５】
上述のように負極性に帯電した像担持体表面がブラシローラ８に対向すると、トナー回収ローラ９が接地され、かつブラシローラ８が電気抵抗を有する導電性材料により構成されているので、像担持体１とブラシローラ８の間と、そのブラシローラ８とトナー回収ローラ９の間に電界が形成され、像担持体上の負極性に帯電された転写残トナーＴがブラシローラ８に静電的に移行し、さらにそのトナーがトナー回収ローラ９に静電的に吸着され、当該トナーがクリーニングブレード１０によってトナー回収ローラ９から除去される。このように、ブラシローラ８より成るトナー除去手段の電気抵抗が、像担持体表面の転写残トナーをトナー除去手段に静電的に吸着させ、かつ該トナー除去手段に付着したトナーをトナー回収ローラに静電的に吸着させる範囲の値に設定されている。図９に示したクリーニング装置の他の構成は図２に示したクリーニング装置と変わりはない。
【００４６】
図９に示したクリーニング装置によると、トナー回収ローラ９に電圧を印加しなくとも、転写残トナーＴを静電的にブラシローラ８へ、さらにトナー回収ローラ９へと移行させることができる。しかも、帯電手段２０によって転写残トナーＴの帯電極性を揃えることもできるので、前述の如き球形トナーより成る転写残トナーＴを効率よく像担持体表面から除去できる。
【００４７】
また、帯電手段２０は、像担持体表面をその本来の極性、すなわち図１に示した帯電装置２によって帯電される極性、図の例では負極性に帯電するので、帯電手段２０によって無理なく、像担持体１を帯電することができる。
【００４８】
また、図９に示した帯電手段２０は、像担持体表面から離間して配置されているので、帯電手段２０が像担持体表面に接触することによる像担持体表面の劣化発生を阻止できるが、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が多量に発生するおそれがある。これに対し、帯電手段が像担持体表面に接触して位置するように構成することもでき、かかる構成によると、放電生成物の発生を抑制することができる。図１０はその一例を示し、帯電手段２０が、コロナ放電器ではなく、像担持体１の表面に接触しながら回転する導電性のブラシローラより成り、このブラシローラに電源２２によって負極性の電圧が印加され、これにより像担持体１を負極性に帯電すると共に、転写残トナーの帯電極性を負極性に揃えるように構成されている。このブラシローラに付着したトナーはフリッカーバー２３により叩き落とされる。ブラシローラに代えて、像担持体表面に接触する導電性の帯電ローラなどを用いることもできる。図１０に示したクリーニング装置の他の構成と作用は図９に示したクリーニング装置と変わりはない。
【００４９】
ところで、以上説明した各構成のクリーニング装置において、弾性層１５を有するトナー回収ローラ９，９Ａの表面に金属製のクリーニングブレード１０，１０Ａが常に圧接していると、そのトナー回収ローラ９，９Ａの表面がクリーニングブレード１０，１０Ａによって早期に経時劣化し、トナー回収ローラのトナー回収能力が低下するおそれがある。そこで、クリーニングブレード１０をトナー回収ローラに接離させる接離手段を設けることが有利である。図１１はその一例を示し、クリーニングブレード１０は通常、実線で示すようにトナー回収ローラ９から離れており、ブラシローラ８から回収されてトナー回収ローラ９に付着したトナーの量をセンサ２４によって検知する。クリーニングブレード１４がトナー回収ローラ９から離れた状態で、トナー回収ローラ上のトナーの量が、ブラシローラ８からのトナー回収性能低下に影響がでる量となったことがセンサ２４により検知されたとき、上述の接離手段によって、クリーニングブレード１０を図１１に破線で示すようにトナー回収ローラ９の表面に圧接させ、その表面からトナーを掻き落とす。このとき、クリーニングブレード１０がトナー回収ローラ９に食い込んだ状態でトナー回収ローラ９の表面に圧接する。このように、必要なときだけ、クリーニングブレード１０をトナー回収ローラ９に当接させるので、トナー回収ローラ９の耐久性を高め、長期に亘ってトナー回収ローラ９のトナー回収機能を維持することができる。
【００５０】
以上説明した各構成のクリーニング装置においては、トナー回収ローラ９，９Ａは、その表面部分が弾性体より成り、クリーニングブレード１０，１０Ａは金属製のブレードより構成されているので、そのクリーニングブレードをトナー回収ローラに確実に食い込ませて圧接させて密着させることができる。また金属製のクリーニングブレードは、めくれや波打ちが発生し難く、トナー回収ローラに対するクリーニング性を高めることができる。クリーニングブレードとして、樹脂より成るブレードを用いた場合も同様の作用が得られる。また、トナー除去手段は、像担持体表面に当接しながら回転するブラシローラより成るので、そのブラシが変形しながら像担持体の表面に柔軟に当接し、像担持体に対するクリーニング性を高めることができる。回転ローラより成るトナー除去手段を用いることもできるが、この場合には、そのローラの偏心によって、当該ローラが像担持体表面に当接する圧力が変動し、像担持体表面のクリーニング不良が発生するおそれがある。また、トナー除去手段として、磁力によって磁性キャリアを担持したクリーニングスリーブなどを用いることも可能である。
【００５１】
また、以上説明した各構成のクリーニング装置と、表面にトナー像が形成される像担持体とを有する画像形成装置において、そのトナー像を形成するトナーの重量平均径が４〜１５μｍであると、画像の解像度を向上させ、その画質を高めることができる。
【００５２】
重量平均径の測定方法は、例えば以下の手順にて行う。
【００５３】
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ブラシローラ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。
【００５４】
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体積、個数を測定して、体積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）、個数平均粒径を求めることができる。
【００５５】
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。
【００５６】
さらに、像担持体としてアモルファスシリコン感光体を用いると、その像担持体の長寿命化を達成できる。
【００５７】
以上説明した例では像担持体としてドラム状の感光体を用いたが、ベルト状の感光体を用いることもできる。さらに、像担持体上のトナー像を中間転写体より成る転写材に転写する画像形成装置にも本発明を適用できる。また、感光体からトナーを転写される中間転写体より成る像担持体をクリーニングするクリーニング装置と、そのクリーニング装置を有する画像形成装置にも本発明を適用できる。
【００５８】
最後に参考のため、現像剤に関連する構成を説明する。
【００５９】
先ず、トナーの構成は、結着樹脂が７５ブラシローラ〜９３ブラシローラ、着色剤が３ブラシローラ〜１０ブラシローラ、離型剤が３ブラシローラ〜８ブラシローラ、その他の成分は１ブラシローラ〜７ブラシローラである。
【００６０】
使用される結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトンなどがあげられる。
【００６１】
着色剤としては、従来より知られている無機又は有機の染料／顔料が使用可能であり、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダムンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダスレンブルーがあげられる。必要に応じて着色剤として磁性材料を用いることも可能である。
【００６２】
磁性材料としては、マグネタイト、γ−酸化鉄、フェライト鉄、過剰型フェライトの如き酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルの如き磁性金属；酸化鉄又は磁性金属と、コバルト、スズ、チタン、銅、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き金属との複合金属酸化物合金又は、混合物が挙げられる。これら磁性粒子は、平均粒径が０．０５乃至１．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．１乃至０．６μｍの範囲内、さらに好ましくは、０．１乃至０．４μｍの範囲内であることが良い。
【００６３】
これらの磁性粒子は、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積が好ましくは１乃至２０ｍ２／ｇの範囲内、特に２．５乃至１２ｍ２／ｇの範囲内であることが良く、更にモース硬度が５〜７の範囲内であることが良い。磁性粒子の形状としては、８面体、６面体、球形、針状、鱗片状があるが、８面体、６面体、球形の異方性の少ないものが好ましい。磁性トナーとして用いる場合、磁性材料を含有する磁性トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対し１０〜１５０質量部、好ましくは２０〜１２０質量部磁性材料を含有することが良い。
【００６４】
トナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で添加剤を少量用いることができる。この添加剤としては、例えばテフロン（登録商標）粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤；例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤又はケーキング防止剤；例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤；及び逆極性の有機微粒子又は無機微粒子が挙げられる。
【００６５】
また、定着性などを改善するために離型剤を添加することもできる。離型剤としては、パラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体が挙げられる。誘導体は、酸化物、ビニル系モノマーとのブロック共重合体、ビニル系モノマーのグラフト変性物を含む。その他、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、鉱物系ワックス、ペトロラクタムも利用できる。
【００６６】
そして、帯電制御剤についてはトナーを負荷電性に制御する荷電制御剤としては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸系金属錯体、芳香族ダイカルボン酸系金属錯体があげられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、その無水物、そのエステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。
【００６７】
トナーを正荷電性に制御する荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物）、この微粒子状の荷電制御剤の個数平均粒径は好ましくは、４μｍ以下、より好ましくは、３μｍ以下が良い。これらの荷電制御剤をトナー粒子中に内添する場合には、トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対して好ましくは、０．１〜２０質量部、より好ましくは、０．２〜１０質量部含有することが良い。
【００６８】
トナーには、必要に応じて、一般に広く使用されているトナー用の添加剤、例えばコロイダルシリカのような流動化剤、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、炭化ケイ素等の研磨剤、脂肪酸金属塩などの滑剤等を含有させてもよい。
【００６９】
無機微粉体はトナーに対して０．１〜２重量ブラシローラ使用されるのが好ましい。０．１重量ブラシローラ未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量ブラシローラを超える場合は、細線間のトナー飛び散り，機内の汚染，感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
【００７０】
添加剤をトナーに混合する方法としては、従来公知の方法でよく、ヘンシェルミキサー、スピードニーダー等の装置により混合することができる。
【００７１】
トナー混練・冷却後のトナー粉の製造方法としては、従来公知の方法でよく、例えば混練・冷却した後、これをジェットミルで粉砕し、分級して得られる。
【００７２】
静電潜像現像用トナーは、乾式一成分現像及び乾式二成分現像剤として使用できる。
【００７３】
二成分現像剤として用いる場合、トナーとキャリアとの混合割合は、一般にキャリア１００重量部に対しトナー０．５〜６．０重量部程度が適当である。乾式二成分現像剤として使用する場合、キャリア並びにトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０ブラシローラを占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。現像剤を構成するキャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。これらのキャリアはより耐久性を長くする目的で、表面を樹脂で被覆することが好ましい。被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００７４】
中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変成品である。
【００７５】
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。被覆層の厚さは０．１〜２０μmが好ましい。
【００７６】
次に、二成分現像剤としての製造例を説明する。
上記組成の混合物を、溶融混練し、その後、粉砕、分級した。
【００７７】
さらに、母体着色粒子１００重量部に対して、疎水性シリカ０．３重量部を混合し、平均粒径９．０μｍのトナーを得た。
【００７８】
また、湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。
【００７９】
このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、球形粒子とした。
この粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子１を得た。
シリコーン樹脂溶液 １００重量部
トルエン １００重量部
γ―アミノプロピルトリメトキシシラン １５重量部
カーボンブラック ２０重量部
上記混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液１を調整した。
【００８０】
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて核体粒子１を１０００重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアを得た。
【００８１】
上記磁性キャリアを９７．５重量部に対し、トナー２．５重量部の割合で混合し、二成分現像剤を作成した。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、トナーとして平均円形度が０．９６以上であって、１．００未満の球形トナーが用いられているが、かかるトナーより成る転写残トナーを効率よく像担持体表面から除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例を示す部分断面概略図である。
【図２】クリーニング装置の一例を示す断面図である。
【図３】トナー回収ローラと、これに圧接したクリーニングブレードを示す斜視図である。
【図４】従来のクリーニング装置のトナー回収ローラとクリーニングブレードの圧接状態を説明する図である。
【図５】図２に示したクリーニング装置のトナー回収ローラとクリーニングブレードの圧接状態を説明する図である。
【図６】クリーニング装置の他の例を示す断面図である。
【図７】クリーニング装置のさらに他の例を示す断面図である。
【図８】クリーニング装置のさらに別の例を示す断面図である。
【図９】クリーニング装置のさらに別の例を示す断面図である。
【図１０】クリーニング装置のさらに別の例を示す断面図である。
【図１１】クリーニング装置のさらに別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 像担持体
９ トナー回収ローラ
９Ａ トナー回収ローラ
１０ クリーニングブレード
１０Ａ クリーニングブレード
Ｐ 転写材
Ｔ 転写残トナー
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー像が形成される像担持体と、トナー像を転写材に転写したあとの像担持体表面に付着する転写残トナーを像担持体表面から除去するトナー除去手段と、該トナー除去手段からトナーを回収するトナー回収ローラと、該トナー回収ローラからトナーを除去するクリーニングブレードとを有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはこれらの複合機などとして構成される電子写真方式ないしは静電記録方式を用いた上記形式の画像形成装置は従来より公知である。従来のこの種の画像形成装置においては、トナー回収ローラとして金属製のローラが用いられ、またクリーニングブレードとしては、このトナー回収ローラの表面に圧接する弾性ブレードが用いられるのが普通であった。ところが、このようにクリーニングブレードがトナー回収ローラよりも軟質な材料により構成されていると、そのクリーニングブレードがトナー回収ローラの表面に食い込むことができないため、トナーとして球形トナー、特に平均円形度が０．９６以上で１．００未満の球形トナーを用いると、そのトナーの一部がクリーニングブレードをすり抜けてしまい、トナー回収ローラの表面からトナーを除去する効率が低下する。このため、トナー除去手段からトナー回収ローラ側にトナーを効率よく移行させることができず、トナー除去手段による像担持体表面のクリーニング性能が低下する欠点を免れない。
【０００３】
トナー回収ローラの表面部分を軟質材料から構成し、クリーニングブレードとして金属ブレードを用いたクリーニング装置を有する画像形成装置も提案されているが（特許文献１参照）、この公報には球形トナーを用いることについては記載されていない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１９３８０号公報（第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来の欠点を除去した画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、冒頭に記載した形式の画像形成装置において、前記トナー像を形成するトナーとして平均円形度が０．９６以上であって１．００未満の球形トナーを用いると共に、前記クリーニングブレードを前記トナー回収ローラに接離させる接離手段と、前記トナー回収ローラに付着したトナーの量を検知するセンサとを設け、前記クリーニングブレードが前記トナー回収ローラから離れた状態で、該トナー回収ローラ上のトナーの量が、前記トナー除去手段からのトナー回収性能低下に影響がでる量となったことが検知されたとき、前記接離手段によって、クリーニングブレードをトナー回収ローラに圧接させ、このとき、クリーニングブレードが前記トナー回収ローラに食い込んだ状態でトナー回収ローラの表面に圧接することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項１）。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って説明し、併せて従来の画像形成装置の欠点を図面に即してより具体的に明らかにする。
【００２４】
図１は画像形成装置の一例を示す概略図であり、まずその全体構成を簡単に説明する。
【００２５】
ここに示した画像形成装置は、ドラム状の感光体により構成された像担持体１を有し、この像担持体１は帯電装置２によって所定の極性、この例では負極性に帯電される。その帯電面に対して、図示していない露光装置から出射した書き込み光Ｌが照射され、これによって像担持体１に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置３によってトナー像として可視像化される。この現像装置３においては、トナーとキャリアを有する二成分系現像剤又はキャリアを含まない一成分系現像剤が使用されるが、いずれの場合も、トナー像を形成するトナーとして平均円形度が０．９６以上であって、１．００未満の球形トナーが用いられる。かかるトナーが現像装置内で所定の極性、この例では負極性に摩擦帯電され、当該トナーが静電的に静電潜像に移行して、その静電潜像がトナー像として可視像化される。
【００２６】
上記トナー像は、図示していない給紙装置から給送された転写材Ｐに転写される。すなわち、転写装置４に、像担持体上のトナー像のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって像担持体上のトナー像が転写材Ｐ上に静電的に転写される。転写材としては、転写紙又は樹脂フィルムなどが用いられる。
【００２７】
像担持体１から分離された転写材Ｐは定着装置５を通過し、このとき熱と圧力の作用によってトナー像が転写材上に定着される。トナー像転写後の像担持体表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置６によって像担持体表面から除去される。このようにクリーニングされた像担持体表面は除電装置７によって除電される。図には、転写残トナーＴを拡大誇張した黒丸で示してある。
【００２８】
以上が、以下に説明する各構成のクリーニング装置が採用される画像形成装置の共通する構成である。
【００２９】
図２はこのクリーニング装置６の一例を示す図であり、ここに示したクリーニング装置６は、トナー除去手段の一例である導電性のブラシローラ８と、そのブラシローラ８のブラシに接触して時計方向に回転するトナー回収ローラ９と、そのトナー回収ローラ９の表面に先端部が圧接したクリーニングブレード１０と、回収コイルより成るトナー搬送部材１１と、これらの要素８，９，１０，１１を収容するクリーニングケース１２とを有している。ブラシローラ８も時計方向に回転しながら、そのブラシが像担持体表面に当接する。トナー回収ローラ９には、電源１３によって直流電圧が印加され、これによってブラシローラ８にもトナー回収ローラ９を介して、トナー回収ローラ９よりも低い電圧が印加されている。
【００３０】
像担持体１上の転写残トナーＴが、ブラシローラ８の部位に達すると、当該トナーＴは、そのブラシによって機械的に摺擦されながら、同時に像担持体１とブラシローラ８の間に形成された電界によってブラシローラ８に静電的に吸着される。ブラシローラ８に付着したトナーは、そのブラシローラ８の回転によってトナー回収ローラ９に接する部位へ運ばれ、このトナー回収ローラ９とブラシローラ８の間に形成された電界によってトナー回収ローラ９の表面に吸着される。このようにしてトナー回収ローラ９に回収されたトナーは、クリーニングブレード１０によって掻き取られる。掻き落とされたトナーは、下方に配置されたトナー搬送部材１１によってクリーニング装置外へ排出される。図３はクリーニングブレード１０がトナー回収ローラ９の表面に圧接した状態を示す概略斜視図である。
【００３１】
上述のように、本例の画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体１と、トナー像を転写材Ｐに転写したあとの像担持体表面に付着する転写残トナーＴを像担持体表面から除去するトナー除去手段の一例であるブラシローラ８と、該トナー除去手段からトナーを回収するトナー回収ローラと、該トナー回収ローラからトナーを除去するクリーニングブレード１０とを有している。
【００３２】
ここで、従来一般に用いられているクリーニング装置においては、クリーニングブレード１０がゴムなどの弾性材により構成され、トナー回収ローラ９が導電性の金属によって構成されていた。図４はかかる金属製のトナー回収ローラ９にゴム製のクリーニングブレード１０が圧接した状態を示しているが、この図から判るように、クリーニングブレード１０はトナー回収ローラ９に食い込むことができない。トナー回収ローラ上のトナーＴを、クリーニングブレード１０のエッジ部で堰き止め、クリーニングブレード１０のスティックスリップによってトナー回収ローラ表面からトナーＴを除去するのであるが、トナーが前述の如き平均円形度の球形トナーであると、クリーニングブレード１０のめくれや波打ちによって、クリーニングブレード１０とトナー回収ローラ９の表面との間にトナーＴがもぐり込んで、ここをすり抜けやすくなり、これによって像担持体に対するクリーニング性が低下する。カラー化、高画質化が求められるなか、その達成手段として、重合法による球形トナーを使用すると、像担持体のクリーニング性が低下するのである。
【００３３】
そこで、本例のクリーニング装置においては、そのトナー回収ローラ９が導電性金属より成る芯金１４と、その外周面に固定された導電性の弾性層１５から構成されている。トナー回収ローラ９の表面部分が弾性体から構成されているのである。弾性層１５は、例えばウレタンゴムの如きゴムや、発泡ウレタンなどの弾性材より成る。また、クリーニングブレード１０は、金属製のブレードにより構成されている。かかる構成により、図５に示す如く、クリーニングブレード１０がトナー回収ローラ９に食い込み、このときの弾性層１５の弾性によってクリーニングブレード１０がトナー回収ローラ９の表面に密着した状態で圧接する。このようにしてクリーニングブレード１０のめくれや波打ちを防止でき、トナーＴが前述の平均円形度の球形トナーではあるが、当該トナーＴがクリーニングブレード１０をすり抜けることを防止できる。また、図５に示すようにクリーニングブレード１０の厚さを薄くし、その先端面とトナー回収ローラ９の表面との間に空隙ができないようにすると、トナーＴがクリーニングブレード１０をすり抜けることをより一層確実に防止することができる。
【００３４】
上述のように、本例のクリーニング装置においては、トナー像を形成するトナーとして、平均円形度が０．９６以上であって１．００未満の球形トナーが用いられていると共に、クリーニングブレード１０がトナー回収ローラ９に食い込んだ状態でトナー回収ローラ９の表面に圧接している。
【００３５】
上記構成により、クリーニングブレード１０によってトナー回収ローラ９からトナーを効率よく除去できるので、ブラシローラ８に付着したトナーをトナー回収ローラ９に効率よく吸着させることができ、結局、ブラシローラ８によって像担持体表面から転写残トナーを効率よく除去することができる。このようにして像担持体に対するクリーニング性能を高め、該像担持体上に形成されるトナー像の画質を向上させることができる。
【００３６】
また、図２に示したクリーニング装置６においては、像担持体１の表面の転写残トナーＴを、ブラシローラ８より成る導電性のトナー除去手段に静電的に吸着させ、かつ該トナー除去手段に付着したトナーをトナー回収ローラ９に静電的に吸着させることができるように、トナー回収ローラ９の芯金１４に電圧が印加されているので、像担持体１上の転写残トナーを、トナー除去手段によってより一層効率よく除去し、これをトナー回収ローラ９に効率よく回収して、クリーニングブレード１０によりそのトナーを除去することができる。トナー回収ローラ９には、像担持体上の転写残トナーを最も効率よくブラシローラ８に静電的に吸着できる極性の電圧、図２に例では正極性の電圧が印加される。
【００３７】
ところで、転写残トナーＴの帯電極性が、現像時の極性である負極性のままであれば、上述のようにトナー回収ローラ９に、その転写残トナーＴの帯電極性と逆極性である正極性の電圧を印加すれば、そのトナーをブラシローラ８に静電的に吸着させることができる。ところが、図１に示した転写装置４には、トナー像のトナーの帯電極性と逆の正極性の電圧が印加されるので、この影響を受けて、転写残トナーＴの一部が正極性に反転することがある。この場合には、正極性と負極性に帯電した転写残トナーＴが混在することになり、上述のようにトナー回収ローラ９に正極性の電圧を印加しただけでは転写残トナーＴをブラシローラに効率よく静電移行させることができない。
【００３８】
そこで、図６に示したクリーニング装置６においては、図２に示したクリーニング装置と全く同様に構成されたブラシローラ８、トナー回収ローラ９及びクリーニングブレード１０を設け、このトナー回収ローラ９に電源１３によって正極性の電圧を印加するほか、このブラシローラ８よりも像担持体表面移動方向上流側に他のブラシローラ８Ａと、トナー回収ローラ９Ａと、クリーニングブレード１０Ａが設けられ、そのトナー回収ローラ９Ａには電源１３Ａによって、負極性の電圧が印加されている。このブラシローラ８Ａ、トナー回収ローラ９Ａ及びクリーニングブレード１０Ａの構成は、図２に示したブラシローラ８、トナー回収ローラ９及びクリーニングブレード１０と変わりはなく、また他の構成も図２に示したクリーニング装置と変わりはない。
【００３９】
上述した構成によると、一方のブラシローラ８によって、負極性に帯電した転写残トナーＴを像担持体表面から除去し、他方のブラシローラ８Ａによって正極性に帯電した転写残トナーＴを除去することができるので、転写残トナーＴ中に正極性と負極性に帯電したものが混在していても、これらのトナーＴを効率よく除去し、いずれの極性のトナーもトナー回収ローラ９，９Ａに回収して、その各トナーをクリーニングブレード１０，１０Ａによって各トナー回収ローラ９，９Ａから除去し、これをトナー搬送部材１１によってクリーニング装置外に排出することができる。
【００４０】
上述のように、像担持体表面の移動方向に沿って配置されたブラシローラ８Ａ，８より成る２つのトナー除去手段と、各トナー除去手段からそれぞれトナーを回収する２つのトナー回収ローラ９Ａ，９と、各トナー回収ローラ９Ａ，９からそれぞれトナーを除去する２つのクリーニングブレード１０Ａ，１０とを有していて、各クリーニングブレード１０Ａ，１０が、各トナー回収ローラ９Ａ，９に食い込んだ状態で各トナー回収ローラ９Ａ，９の表面に圧接し、像担持体表面の転写残トナーＴを各トナー除去手段に静電的に吸着させ、かつ各トナー除去手段に付着したトナーを各トナー回収ローラ９Ａ，９に静電的に吸着させるように、各トナー回収ローラ９Ａ，９に異なった極性の電圧をそれぞれ印加することによって、前述の平均円形度の球形トナーより成る転写残トナーＴを効率よく像担持体表面から除去することができる。
【００４１】
また、図７に示すように、ブラシローラ８より成るトナー除去手段によって除去される前の像担持体１上の転写残トナーＴの帯電極性を揃えるトナー極性制御手段１６を設けることによっても、正極性と負極性に帯電した転写残トナーを効率よく像担持体１の表面から除去することができる。図７に示したトナー極性制御手段１６は、タングステンワイヤなどの細いワイヤ１７に電源１８によって電圧を印加されるコロナ放電器によって構成され、かかるトナー極性制御手段１６は像担持体１の表面から離間して配置される。また、ここでは、電源１８によってワイヤ１７にＤＣにＡＣを重畳した電圧が印加される。ＤＣ電圧の印加によって、転写装置の影響によって正極性に帯電した転写残トナーＴが負極性に帯電され、ＡＣ電圧の印加によって、像担持体表面の電位が一定値に収束される。図７に示したクリーニング装置６の他の構成は図２に示したクリーニング装置と変わりはない。このようにして転写残トナーＴの帯電極性が揃えられるので、図２に示したクリーニング装置の場合と同様にして、前述の平均円形度の球形トナーより成る転写残トナーを効率よく像担持体表面から除去することができる。また、トナー極性制御手段としてコロナ放電器を用いると、単純な装置で転写残トナーの極性を揃えることができる。
【００４２】
図７に示した例では、トナー極性制御手段１６が、像担持体表面から離間して配置されているので、トナー極性制御手段１６が像担持体表面に接触することによる像担持体の表面劣化を阻止でき、またトナー極性制御手段１６がトナーで汚される不具合を抑制できる。ところが、その反面、コロナ放電器より成るトナー極性制御手段１６を用いると、ＮＯｘ、オゾンなどの放電生成物が多量に発生し、これによって像担持体上に形成されるトナー像の画質が劣化するおそれがある。そこで、図８に示したクリーニング装置においては、トナー極性制御手段１６が矢印方向に回転しながら像担持体１の表面に接触する導電性のブラシローラにより構成され、このブラシローラに電源１８によって負極性の電圧を印加し、これによって像担持体上の転写残トナーＴに電荷を注入して、その転写残トナーＴの帯電極性を揃えるように構成されている。このブラシローラに付着したトナーは、フリッカーバー１９によって叩き落とされ、落とされたトナーはトナー搬送部材１１によってクリーニング装置外に排出される。他の構成は図７に示したクリーニング装置と変わりはない。
【００４３】
図８に示したクリーニング装置においても、転写残トナーの帯電極性を揃えることができるので、転写装置４によって転写残トナーＴの極性が逆転したときも、その転写残トナーＴをブラシローラ８によって効率よく除去できる。しかも、図８に示したトナー極性制御手段１６は、像担持体表面に接触して位置しているので、ＮＯｘ、オゾンなどの放電生成物の発生を抑えることができる。像担持体表面に接触するトナー極性制御手段１６としては、ブラシローラのほかに、導電性の帯電ローラなどを用いることもできる。
【００４４】
次に、図９に示すクリーニング装置６においては、ブラシローラ８より成るトナー除去手段によって除去される前の転写残トナーＴが存在する像担持体１の表面を帯電する帯電手段２０が設けられていると共に、ブラシローラ８として構成されたトナー除去手段が電気抵抗を持った導電性を有している。また、トナー回収ローラ９には電圧が印加されず、その代わりに当該トナー回収ローラ９は接地されている。図９に示した帯電手段２０は、タングステンワイヤなどの細いワイヤ２１を有するコロナ放電器により構成され、このワイヤ２１に電源２２によってＤＣにＡＣを重畳した電圧が印加される。ＤＣ電圧の印加により、像担持体表面が負極性に帯電され、これと同時に転写装置４の影響で正極性に帯電した転写残トナーＴも負極性に帯電され、トナーの帯電極性が揃えられる。ＡＣ電圧の印加によって、像担持体表面の電位が一定値に収束される。
【００４５】
上述のように負極性に帯電した像担持体表面がブラシローラ８に対向すると、トナー回収ローラ９が接地され、かつブラシローラ８が電気抵抗を有する導電性材料により構成されているので、像担持体１とブラシローラ８の間と、そのブラシローラ８とトナー回収ローラ９の間に電界が形成され、像担持体上の負極性に帯電された転写残トナーＴがブラシローラ８に静電的に移行し、さらにそのトナーがトナー回収ローラ９に静電的に吸着され、当該トナーがクリーニングブレード１０によってトナー回収ローラ９から除去される。このように、ブラシローラ８より成るトナー除去手段の電気抵抗が、像担持体表面の転写残トナーをトナー除去手段に静電的に吸着させ、かつ該トナー除去手段に付着したトナーをトナー回収ローラに静電的に吸着させる範囲の値に設定されている。図９に示したクリーニング装置の他の構成は図２に示したクリーニング装置と変わりはない。
【００４６】
図９に示したクリーニング装置によると、トナー回収ローラ９に電圧を印加しなくとも、転写残トナーＴを静電的にブラシローラ８へ、さらにトナー回収ローラ９へと移行させることができる。しかも、帯電手段２０によって転写残トナーＴの帯電極性を揃えることもできるので、前述の如き球形トナーより成る転写残トナーＴを効率よく像担持体表面から除去できる。
【００４７】
また、帯電手段２０は、像担持体表面をその本来の極性、すなわち図１に示した帯電装置２によって帯電される極性、図の例では負極性に帯電するので、帯電手段２０によって無理なく、像担持体１を帯電することができる。
【００４８】
また、図９に示した帯電手段２０は、像担持体表面から離間して配置されているので、帯電手段２０が像担持体表面に接触することによる像担持体表面の劣化発生を阻止できるが、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が多量に発生するおそれがある。これに対し、帯電手段が像担持体表面に接触して位置するように構成することもでき、かかる構成によると、放電生成物の発生を抑制することができる。図１０はその一例を示し、帯電手段２０が、コロナ放電器ではなく、像担持体１の表面に接触しながら回転する導電性のブラシローラより成り、このブラシローラに電源２２によって負極性の電圧が印加され、これにより像担持体１を負極性に帯電すると共に、転写残トナーの帯電極性を負極性に揃えるように構成されている。このブラシローラに付着したトナーはフリッカーバー２３により叩き落とされる。ブラシローラに代えて、像担持体表面に接触する導電性の帯電ローラなどを用いることもできる。図１０に示したクリーニング装置の他の構成と作用は図９に示したクリーニング装置と変わりはない。
【００４９】
ところで、以上説明した各構成のクリーニング装置において、弾性層１５を有するトナー回収ローラ９，９Ａの表面に金属製のクリーニングブレード１０，１０Ａが常に圧接していると、そのトナー回収ローラ９，９Ａの表面がクリーニングブレード１０，１０Ａによって早期に経時劣化し、トナー回収ローラのトナー回収能力が低下するおそれがある。そこで、クリーニングブレード１０をトナー回収ローラに接離させる接離手段を設けることが有利である。図１１はその一例を示し、クリーニングブレード１０は通常、実線で示すようにトナー回収ローラ９から離れており、ブラシローラ８から回収されてトナー回収ローラ９に付着したトナーの量をセンサ２４によって検知する。クリーニングブレード１４がトナー回収ローラ９から離れた状態で、トナー回収ローラ上のトナーの量が、ブラシローラ８からのトナー回収性能低下に影響がでる量となったことがセンサ２４により検知されたとき、上述の接離手段によって、クリーニングブレード１０を図１１に破線で示すようにトナー回収ローラ９の表面に圧接させ、その表面からトナーを掻き落とす。このとき、クリーニングブレード１０がトナー回収ローラ９に食い込んだ状態でトナー回収ローラ９の表面に圧接する。このように、必要なときだけ、クリーニングブレード１０をトナー回収ローラ９に当接させるので、トナー回収ローラ９の耐久性を高め、長期に亘ってトナー回収ローラ９のトナー回収機能を維持することができる。
【００５０】
以上説明した各構成のクリーニング装置においては、トナー回収ローラ９，９Ａは、その表面部分が弾性体より成り、クリーニングブレード１０，１０Ａは金属製のブレードより構成されているので、そのクリーニングブレードをトナー回収ローラに確実に食い込ませて圧接させて密着させることができる。また金属製のクリーニングブレードは、めくれや波打ちが発生し難く、トナー回収ローラに対するクリーニング性を高めることができる。クリーニングブレードとして、樹脂より成るブレードを用いた場合も同様の作用が得られる。また、トナー除去手段は、像担持体表面に当接しながら回転するブラシローラより成るので、そのブラシが変形しながら像担持体の表面に柔軟に当接し、像担持体に対するクリーニング性を高めることができる。回転ローラより成るトナー除去手段を用いることもできるが、この場合には、そのローラの偏心によって、当該ローラが像担持体表面に当接する圧力が変動し、像担持体表面のクリーニング不良が発生するおそれがある。また、トナー除去手段として、磁力によって磁性キャリアを担持したクリーニングスリーブなどを用いることも可能である。
【００５１】
また、以上説明した各構成のクリーニング装置と、表面にトナー像が形成される像担持体とを有する画像形成装置において、そのトナー像を形成するトナーの重量平均径が４〜１５μｍであると、画像の解像度を向上させ、その画質を高めることができる。
【００５２】
重量平均径の測定方法は、例えば以下の手順にて行う。
【００５３】
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ブラシローラ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。
【００５４】
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体積、個数を測定して、体積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）、個数平均粒径を求めることができる。
【００５５】
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。
【００５６】
さらに、像担持体としてアモルファスシリコン感光体を用いると、その像担持体の長寿命化を達成できる。
【００５７】
以上説明した例では像担持体としてドラム状の感光体を用いたが、ベルト状の感光体を用いることもできる。さらに、像担持体上のトナー像を中間転写体より成る転写材に転写する画像形成装置にも本発明を適用できる。また、感光体からトナーを転写される中間転写体より成る像担持体をクリーニングするクリーニング装置と、そのクリーニング装置を有する画像形成装置にも本発明を適用できる。
【００５８】
最後に参考のため、現像剤に関連する構成を説明する。
【００５９】
先ず、トナーの構成は、結着樹脂が７５ブラシローラ〜９３ブラシローラ、着色剤が３ブラシローラ〜１０ブラシローラ、離型剤が３ブラシローラ〜８ブラシローラ、その他の成分は１ブラシローラ〜７ブラシローラである。
【００６０】
使用される結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトンなどがあげられる。
【００６１】
着色剤としては、従来より知られている無機又は有機の染料／顔料が使用可能であり、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダムンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダスレンブルーがあげられる。必要に応じて着色剤として磁性材料を用いることも可能である。
【００６２】
磁性材料としては、マグネタイト、γ−酸化鉄、フェライト鉄、過剰型フェライトの如き酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルの如き磁性金属；酸化鉄又は磁性金属と、コバルト、スズ、チタン、銅、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き金属との複合金属酸化物合金又は、混合物が挙げられる。これら磁性粒子は、平均粒径が０．０５乃至１．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．１乃至０．６μｍの範囲内、さらに好ましくは、０．１乃至０．４μｍの範囲内であることが良い。
【００６３】
これらの磁性粒子は、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積が好ましくは１乃至２０ｍ２／ｇの範囲内、特に２．５乃至１２ｍ２／ｇの範囲内であることが良く、更にモース硬度が５〜７の範囲内であることが良い。磁性粒子の形状としては、８面体、６面体、球形、針状、鱗片状があるが、８面体、６面体、球形の異方性の少ないものが好ましい。磁性トナーとして用いる場合、磁性材料を含有する磁性トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対し１０〜１５０質量部、好ましくは２０〜１２０質量部磁性材料を含有することが良い。
【００６４】
トナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で添加剤を少量用いることができる。この添加剤としては、例えばテフロン（登録商標）粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤；例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤又はケーキング防止剤；例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤；及び逆極性の有機微粒子又は無機微粒子が挙げられる。
【００６５】
また、定着性などを改善するために離型剤を添加することもできる。離型剤としては、パラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体が挙げられる。誘導体は、酸化物、ビニル系モノマーとのブロック共重合体、ビニル系モノマーのグラフト変性物を含む。その他、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、鉱物系ワックス、ペトロラクタムも利用できる。
【００６６】
そして、帯電制御剤についてはトナーを負荷電性に制御する荷電制御剤としては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸系金属錯体、芳香族ダイカルボン酸系金属錯体があげられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、その無水物、そのエステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。
【００６７】
トナーを正荷電性に制御する荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物）、この微粒子状の荷電制御剤の個数平均粒径は好ましくは、４μｍ以下、より好ましくは、３μｍ以下が良い。これらの荷電制御剤をトナー粒子中に内添する場合には、トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対して好ましくは、０．１〜２０質量部、より好ましくは、０．２〜１０質量部含有することが良い。
【００６８】
トナーには、必要に応じて、一般に広く使用されているトナー用の添加剤、例えばコロイダルシリカのような流動化剤、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、炭化ケイ素等の研磨剤、脂肪酸金属塩などの滑剤等を含有させてもよい。
【００６９】
無機微粉体はトナーに対して０．１〜２重量ブラシローラ使用されるのが好ましい。０．１重量ブラシローラ未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量ブラシローラを超える場合は、細線間のトナー飛び散り，機内の汚染，感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
【００７０】
添加剤をトナーに混合する方法としては、従来公知の方法でよく、ヘンシェルミキサー、スピードニーダー等の装置により混合することができる。
【００７１】
トナー混練・冷却後のトナー粉の製造方法としては、従来公知の方法でよく、例えば混練・冷却した後、これをジェットミルで粉砕し、分級して得られる。
【００７２】
静電潜像現像用トナーは、乾式一成分現像及び乾式二成分現像剤として使用できる。
【００７３】
二成分現像剤として用いる場合、トナーとキャリアとの混合割合は、一般にキャリア１００重量部に対しトナー０．５〜６．０重量部程度が適当である。乾式二成分現像剤として使用する場合、キャリア並びにトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０ブラシローラを占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。現像剤を構成するキャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。これらのキャリアはより耐久性を長くする目的で、表面を樹脂で被覆することが好ましい。被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００７４】
中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変成品である。
【００７５】
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。被覆層の厚さは０．１〜２０μmが好ましい。
【００７６】
次に、二成分現像剤としての製造例を説明する。
【００７７】
さらに、母体着色粒子１００重量部に対して、疎水性シリカ０．３重量部を混合し、平均粒径９．０μｍのトナーを得た。
【００７８】
また、湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。
【００７９】
このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、球形粒子とした。
この粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子１を得た。
シリコーン樹脂溶液 １００重量部
トルエン １００重量部
γ―アミノプロピルトリメトキシシラン １５重量部
カーボンブラック ２０重量部
上記混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液１を調整した。
【００８０】
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて核体粒子１を１０００重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアを得た。
【００８１】
上記磁性キャリアを９７．５重量部に対し、トナー２．５重量部の割合で混合し、二成分現像剤を作成した。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、トナーとして平均円形度が０．９６以上であって、１．００未満の球形トナーが用いられているが、かかるトナーより成る転写残トナーを効率よく像担持体表面から除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例を示す部分断面概略図である。
【図２】クリーニング装置の一例を示す断面図である。
【図３】トナー回収ローラと、これに圧接したクリーニングブレードを示す斜視図である。
【図４】従来のクリーニング装置のトナー回収ローラとクリーニングブレードの圧接状態を説明する図である。
【図５】図２に示したクリーニング装置のトナー回収ローラとクリーニングブレードの圧接状態を説明する図である。
【図６】クリーニング装置の他の例を示す断面図である。
【図７】クリーニング装置のさらに他の例を示す断面図である。
【図８】クリーニング装置のさらに別の例を示す断面図である。
【図９】クリーニング装置のさらに別の例を示す断面図である。
【図１０】クリーニング装置のさらに別の例を示す断面図である。
【図１１】クリーニング装置のさらに別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 像担持体
９ トナー回収ローラ
９Ａ トナー回収ローラ
１０ クリーニングブレード
１０Ａ クリーニングブレード
Ｐ 転写材
Ｔ 転写残トナー
Claims (1)
- トナー像が形成される像担持体と、トナー像を転写材に転写したあとの像担持体表面に付着する転写残トナーを像担持体表面から除去するトナー除去手段と、該トナー除去手段からトナーを回収するトナー回収ローラと、該トナー回収ローラからトナーを除去するクリーニングブレードとを有する画像形成装置において、
前記トナー像を形成するトナーとして平均円形度が０．９６以上であって１．００未満の球形トナーを用いると共に、前記クリーニングブレードを前記トナー回収ローラに接離させる接離手段と、前記トナー回収ローラに付着したトナーの量を検知するセンサとを設け、前記クリーニングブレードが前記トナー回収ローラから離れた状態で、該トナー回収ローラ上のトナーの量が、前記トナー除去手段からのトナー回収性能低下に影響がでる量となったことが検知されたとき、前記接離手段によって、クリーニングブレードをトナー回収ローラに圧接させ、このとき、クリーニングブレードが前記トナー回収ローラに食い込んだ状態でトナー回収ローラの表面に圧接することを特徴とする画像形成装置。
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