JP3985126B2

JP3985126B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3985126B2
Application number: JP2000188738A
Authority: JP
Inventors: 彰久丸山; 尚稔石川; 紀章小島
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: JP2002006710A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式などの画像形成装置に係り、特に、ブレードクリーニング方式で球形の残留トナーを清掃する上で有効なクリーニング装置を用いた画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、電子写真方式や静電記録方式等を採用する画像形成装置にあっては、現像用トナーとして所謂球形トナーを用い、緻密で均一な可視像を得ようとする提案がなされている（例えば特開平８−２５４８７３号公報）。
そして、この種の画像形成装置においては、感光体ドラムや中間転写ベルト等の像担持体上の残留トナーを清掃するために通常クリーニング装置が設けられており、この種のクリーニング装置としては、例えばクリーニング対象物である像担持体表面にクリーニング用ブレードエッジを当接させ、このブレードにて像担持体上の残留トナーを掻き取るようにした所謂ブレードクリーニング方式が採用されることが多い。
【０００３】
ところが、この種のクリーニング装置にあっては、クリーニング用ブレードにて球形トナーを確実に掻き取ることが難しく、クリーニング不良が起こり易いという技術的課題が見出された。
【０００４】
このような技術的課題を解決する先行技術としては例えば以下に示すものが挙げられる。
先行技術１は、像担持体に対するクリーニング用ブレードの当接圧を増大させ、ブレードによるトナーの塞き止め効果を確保するようにしたものである（例えば特開平１０−２１４０１３号公報）。
先行技術２は、フルカラー画像形成装置に用いられるものであって、１色用に不定形トナーを用い、他色用には球形トナーを用い、非画像部領域に不定形トナーによるトナーバンドを作成し、ブレードエッジに不定形のトナーダムを形成することにより、球形トナーもクリーニングできるようにしたものである（例えば特開平８−２５４８７３号公報）。
先行技術３は、感光体ドラムなどの感光体に摩擦係数を低下させる物質を供給し、感光体上へのトナーの付着力を減少させることで、ブラシによる回収や、ブレードによる小さな力で、球形トナーもクリーニングできるようにするものである（例えば特開平５−１８８６４３号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行技術１にあっては、クリーニング用ブレードの当接圧が増大するために、ブレードのみならず、ブレードが当接する感光体ドラムや中間転写ベルト等の像担持体の摩耗が更に悪化する懸念がある。
また、先行技術２にあっては、画像形成用の不定形トナーを用いてトナーバンドを作成するようにしているので、トナーバンドの為に消費する、画像形成に関係ない無駄なトナーを消費してしまうほか、球形トナーと比較して、不定形トナーの転写効率は低く、ここでも無駄なトナーを消費してしまい、ランニングコストアップにつながるという技術的課題が生ずる。
更に、先行技術３にあっては、クリーニングのためだけに感光体表面全域に感光体の摩擦係数を低下させる物質（シリコーンオイル又はワックス）を供給しなければならず、ランニングコストアップにつながってしまう。
【０００６】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、クリーニング対象物の摩耗・損傷、無駄なトナー消費によるランニングコストアップ、クリーニング対象物上への摩擦係数低下物質の供給によるランニングコストアップを有効に回避しながら、球形トナーのクリーニング性能を改善するようにしたクリーニング装置を用いた画像形成装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の基本的構成は、図１に示すように、クリーニング対象物１上にクリーニング用ブレード２のエッジを当接し、このブレード２にてクリーニング対象物１上の残留トナー３を清掃するクリーニング装置において、ブレード２エッジには、形状係数が１００〜１２５のトナーが塞き止められるトナー以外の塞き止め用粉体５を堆積保持し、この塞き止め用粉体５として比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍの単分散シリカを用いたことを特徴とする画像形成装置である。
【０００８】
このような技術的手段において、クリーニング対象物１は、クリーニングの対象となるものであれば、感光体ベルト、中間転写ベルトなどのベルト態様に限らず、ドラム態様をも含む。
また、塞き止め用粉体５としてはトナー以外で且つ球形トナー（本発明では形状係数が１００〜１２５のトナーを指す）が塞き止められる粉体を広く含む趣旨である。
ここで、「形状係数が１００〜１２５のトナーが塞き止められる」とは、塞き止め用粉体５の作用を特定する上で使用した限定に過ぎず、形状係数が１００〜１２５以外のトナーをも清掃対象とすることは勿論であるが、本件発明は形状係数が１００〜１２５の球形トナーを使用する際に特に有効であることに変わりはない。
【０００９】
また、上述した発明の基本的構成をより具現化した態様としては、図１に示すように、クリーニング対象物１上にクリーニング用ブレード２のエッジを当接し、このブレード２にてクリーニング対象物１上の残留トナーを清掃するクリーニング装置において、クリーニング対象物１のブレード２エッジの対向部あるいはこれよりも上流側にてトナー以外の塞き止め用粉体５として比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍの単分散シリカを供給する粉体供給手段６と、前記ブレード２エッジに前記塞き止め用粉体５を堆積保持することで形状係数が１００〜１２５のトナーを塞き止め可能とする粉体堆積保持手段７とを備えたものが挙げられる。
【００１０】
この態様において、粉体供給手段６は、クリーニング対象物１に塞き止め用粉体５を供給する方式を任意に選定して差し支えない。従って、塞き止め用粉体５をトナーと共に供給するようにしてもよいし、塞き止め用粉体５のみを静電的、磁気的に供給する等各種方式を含む。
また、粉体堆積保持手段７は、塞き止め用粉体５を堆積させて保持するものであればよく、ブレード２の接触圧を調整する手段など、粉体５の特性に応じて広く含む。
【００１１】
また、塞き止め用粉体５としては、比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍの単分散シリカが用いられる。
この塞き止め用粉体５としてのシリカの供給方式については、単独で供給するようにしても差し支えないが、供給方式の簡単化を図るという観点からすれば、通常トナーの外添剤として使用され、トナーを介してクリーニング対象物１に供給されるようにすることが好ましい。
【００１２】
本件出願人は、先に、この種のシリカが現像・転写効率の向上に寄与するものであることについて出願しており（例えば特願平１１−２３７１９６号）、本件でこの種のシリカが更に球形トナーのクリーニング性に寄与することを見出したものである。
以下に、この種のシリカが現像・転写効率の向上に寄与している点について補足しておく。
すなわち、現像・転写工程は、現像剤の均一な搬送性、転写時の電流等にも影響されるが、基本的にはトナー粒子を担持する像担持体の束縛力からトナー粒子を引き離し、転移対象物（中間転写体などの像担持体や記録材）に付着させる工程であるので、静電引力及びトナー粒子と帯電付与部材あるいはトナー粒子と像担持体の付着力のバランスに左右される。
【００１３】
このバランスの制御は非常に困難であるが、この工程は、直接画質に影響する上、効率を向上させると、信頼性の向上及びクリーニング装置に対する負荷の軽減などが見込まれるので、上記工程においてはより高い現像・転写性が要求される。
現像・転写工程は、静電引力＞付着力の際に起こる。従って、現像・転写効率を向上させるには、静電引力を上げる（現像・転写力を強める）か、または付着力を下げる方向に制御すればよいが、現像・転写力を強める場合、例えば転写電場を高くすれば逆極トナーが発生する等、二次障害を起こし易いため、付着力を下げる方が有効である。
そして、付着力としてはファンデルワールス力（Van der Waals力：非静電的付着力）及びトナー粒子の持つ電荷による鏡像力が挙げられるが、両者の間には１オーダー近いレベル差があり、ほとんどファンデルワールス力で議論されるものと解釈できる。
ここで、球状粒子間のファンデルワールス力Ｆは、下記の式で表される。
Ｆ＝Ｈ・ｒ₁・ｒ₂／６（ｒ₁＋ｒ₂）・ａ²
但し、Ｈ：定数、ｒ₁、ｒ₂：接触する粒子の半径、ａ：粒子間距離である。
【００１４】
このとき、付着力の低減のため、トナー粒子に比べｒが非常に小さい微粉末をトナー粒子及び像担持体表面又は帯電付与部材表面の間に介在させることにより、各々に距離ａを持たせ、更に接触面積（接触点数）を減少させる手法が有効であり、その効果を安定に持続する手段として、比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍ単分散球形シリカを用いることが有効であることを見出した。
より具体的に述べると、比重としては１．９以下に制御することでトナーからの剥がれ、また、１．３以上に制御することで凝集分散を抑制できるものである。
ここで、前記単分散球形シリカの体積平均粒径が８０ｎｍ未満であると、非静電的付着力低減に有効に働かなくなり易い。特に、現像装置内のストレスにより、着色粒子に埋没し易くなり、現像転写向上効果が著しく低減し易い。一方、３００ｎｍを超えると、着色粒子から離脱し易くなり、非静電的付着力低減に有効に働かないと同時に接触部材に移行し易くなり、帯電阻害、画質欠陥等の二次障害を引き起こし易くなる。このため、本発明における単分散球形シリカの体積平均粒径は、８０〜３００ｎｍに限られることになり、好ましくは１００〜２００ｎｍである。
更に、単分散且つ球形であることからトナー表面に均一に分散し、安定したスペーサー効果を得ることができる。単分散の定義としては凝集体を含め平均粒径に対する標準偏差で議論することができ、標準偏差としてＤ５０＊０．２２以下であることが望ましい。球形の定義としてはWadellの球形度で議論ができ、球形化度が０．６以上、好ましくは０．８以上であることが望ましい。
また、シリカに限定する理由としては、ＯＨＰへの画像採取時に問題となる光散乱による透明度低下に対して屈折率が１．５前後であり、粒径を大きくしても光散乱による透明度の低下に影響を及ぼさないことが挙げられる。
【００１５】
特に、塞き止め用粉体５として前記シリカを用いる態様の本発明にあっては、比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍの単分散シリカをトナーと共にクリーニング対象物１上に供給するシリカ供給手段と、ブレード２の上流側に設けられ、トナーからシリカを分離してクリーニング対象物１に供給するシリカ分離供給手段とを備えたものが挙げられる。
ここでいうシリカ供給手段としては、シリカが外添されたトナーを使用した現像手段である態様のほか、現像手段とは別にシリカを供給する手段を設けるようにした態様をも含む。
また、シリカ分離供給手段としては、トナーから分離してシリカをブレード２エッジに導くものであればよく、シリカをトナーから分離しないでブレード２エッジに導く事態を回避する。
【００１６】
ここで、シリカ分離供給手段の代表的態様としては、シリカ分離供給手段は、クリーニング対象物１に対して摺接回転し且つクリーニング対象物１上のトナー及びシリカを静電吸引する導電性部材と、前記導電性部材に摺接して導電性部材上のトナーのみを静電除去するトナー除去部材とを備えたものが挙げられる。
そして、このようなシリカ分離供給手段において、導電性部材の最適化という観点からすれば、例えばトナー極性が負極性である条件下において、導電性部材への印加バイアスが＋１００Ｖ以上＋７００Ｖ以下で、かつ、導電性部材の電気抵抗（体積抵抗率の常用対数値）が２logΩｃｍ以上４logΩｃｍ以下に設定することが好ましい。
また、トナー除去部材にはトナーが付着することになるため、このトナー除去部材から導電性部材へのトナーの逆転移を有効に防止するという観点からすれば、トナー除去部材に付着したトナーをスクレーパなどの掻き取り部材によって掻き取るように構成することが好ましい。
【００１７】
また、本発明の他の態様として、クリーニング装置のうち、クリーニング対象物１が非磁性である態様においては、塞き止め用粉体５としては不定形若しくは針状の磁性粉が挙げられる。ここで、磁性粉による塞き止め効果をより確実に実現させるには、塞き止め用粉体５としての磁性粉はトナーの平均粒径よりも小さいことが必要である。
この態様において、塞き止め用粉体５を堆積保持する粉体堆積保持手段７としては、クリーニング用ブレード２のエッジに塞き止め用粉体５としての磁性粉を堆積保持させることが必要であり、クリーニング対象物１を挟んでブレード２に対向する対向部材を設け、この対向部材にはブレード２エッジ部分に磁場が集中する磁力発生部材を具備させ、この磁力発生部材による磁場にてブレード２エッジに形状係数が１００〜１２５のトナーが塞き止められるトナー以外の塞き止め用粉体５としての不定形若しくは針状の磁性粉を堆積保持させるようにすればよい。
そして、前記対向部材の代表的態様としては、非磁性の回転スリーブと、この回転スリーブ内に固定的に配設され且つブレード２エッジ部分に磁場が集中的に作用する磁力発生部材とを備えているものが挙げられる。
【００１８】
また、塞き止め用粉体５を堆積保持する粉体堆積保持手段７の参考発明としての態様としては、ブレード２は、ブレード２エッジに塞き止め用粉体５としての磁性粉が堆積保持せしめられる磁力発生部を備えるようにすればよい。
ここでいう磁力発生部は、少なくともブレード２のエッジ部分を着磁するようにしてもよいし、あるいは、少なくともブレード２のエッジ部分に別体の磁石などの磁力発生部材を取り付けるようにしてもよい。
【００１９】
更に、塞き止め用粉体５を供給する粉体供給手段６の一例としては、クリーニング対象物１のブレード２エッジの対向部に対応した部位に、塞き止め用粉体５としての磁性粉が供給可能に保持されている磁性粉供給部材を接離自在に設け、この磁性粉供給部材には、磁力発生部材と同極で且つ磁力の弱い磁性粉保持磁力部材を具備させ、クリーニング対象物１に磁性粉供給部材を定期的に接触させることで磁性粉を供給するようにしたものが挙げられる。
また、塞き止め用粉体５を供給する粉体供給手段６の他の例としては、クリーニング対象物１のブレード２エッジの対向部よりも上流側に対応した部位に、塞き止め用粉体５としての磁性粉が供給可能に保持されている磁性粉供給部材を接離自在に設け、クリーニング対象物１に磁性粉供給部材を定期的に接触させることで磁性粉を供給するようにしたものが挙げられる。
この場合において、磁性粉供給部材からの磁性粉の転移方式については、磁場による転移や、静電転移など適宜選定して差し支えない。
そして、本発明は形状係数が１００〜１２５であるトナーを用いて像担持体上にトナー像を形成する画像形成装置として上述の画像形成装置を用いるようにすればよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は本発明が適用されたクリーニング装置の実施の形態１を組み込んだ中間転写型画像形成装置（本例ではカラー電子写真複写機）の概略構成を示す。
本実施の形態では、符号１１は例えば矢印方向Ａに回転する感光体ドラム（潜像担持体）、１２は感光体ドラム１１を予め帯電するコロトロン等の帯電器、１３は各色成分画像情報に基づいて感光体ドラム１１上に各色成分に対応した静電潜像を書き込むレーザ走査装置（ＲＯＳ）などの画像書込装置（本例では同装置からのビームに符号を付す）、１４はイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（ＢＫ）の各色に対応した現像器１４１〜１４４が回転ホルダ１４５に搭載された回転型（ロータリー型）現像装置であり、感光体ドラム１１に形成された静電潜像を現像器１４１〜１４４のいずれかで現像して各色成分トナー像Ｔを形成するようになっている。尚、感光体ドラム１１上の残留トナーは図示外のドラムクリーナにて除去されるようになっている。
【００２１】
また、符号２０は感光体ドラム１１の表面に当接されるように配置された中間転写ベルトであり、複数（本実施の形態では例えば４つ）のロール２１〜２４に張架されて矢印方向Ｂへ回動するようになっている。
更に、中間転写ベルト２０の感光体ドラム１１に対向する部位（一次転写位置）において、中間転写ベルト２０の裏面側には一次転写装置（本実施の形態では一次転写ロール）１５が配設されており、この一次転写ロール１５にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、感光体ドラム１１上のトナー像Ｔが中間転写ベルト２０に静電吸引されるようになっている。
【００２２】
ここで、本実施の形態で用いられる中間転写ベルト２０の張架ロール２１〜２４について述べると、符号２１は一次転写ロール１５による一次転写部位の下流側近傍に設けられる駆動ロール、２２は中間転写ベルト２０に所定の張力を付与するテンションロール、２３は後述する二次転写装置３０の一要素である対向ロール（バックアップロール）、２４は一次転写部位の上流側に設けられて駆動ロール２１との間で中間転写ベルト２０の姿勢を保つ従動ロールである。
また、本実施の形態で用いられる中間転写ベルト２０としては、ポリイミド、ポリカーボネイト等の単層ベルトであり、例えば厚さ０．１ｍｍに形成されている。
更に、中間転写ベルト２０の端部且つ非画像領域には反射型の基準マーク２５が一枚貼られており、対向して設けられる発光、受光検知センサ２６が基準マーク２５を検知することによって全ての作像プロセスのタイミングが規定されている。
【００２３】
更にまた、用紙などの記録材４１の搬送経路に面した中間転写ベルト２０の二次転写位置には二次転写装置３０が配設されており、本実施の形態では、中間転写ベルト２０のトナー像担持面側に圧接配置される二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０の裏面側に配置されて二次転写ロール３１の対向電極をなす対向ロール（バックアップロール）２３とを備えている。
本実施の形態において、上記バックアップロール２３は、絶縁性ロールを半導電性の薄層フィルムで被覆して形成されている。この薄層フィルムは厚さ１０μｍ〜２００μｍに形成され、その表面抵抗率が１０⁷〜１０¹¹Ω／□（□：単位面積）に調整されている。更に、バックアップロール２３には中間転写ベルト２０との当接位置から円周方向へ２０〜４０ｍｍの距離をおいて給電ロール３２が当接しており、給電ロール３２にはトナーと同極性の電圧が適宜印加されるようになっている。
一方、上記二次転写ロール３１は接地された導電性ロールであり、その表面電位を常に接地位置と等電位に保つため、その体積抵抗率は１０⁷Ω・ｃｍ以下の抵抗であることが望ましい。そして、この二次転写ロール３１の周面にはロールクリーナ３３が配設されており、このロールクリーナ３３は、二次転写ロール３１に常時当接するポリウレタンゴム製のクリーニングブレード３３ａを具備し、二次転写ロール３１に付着したトナーを除去するようになっている。
【００２４】
また、本実施の形態において、記録材搬送系は、記録材トレイ４３からフィードロール４２にて記録材４１を所定の搬送経路へ向けて搬送し、搬送経路中の所定の搬送ロール４４にて記録材４１を搬送すると共に、レジストレーションロール（レジストロール）４５で記録材４１を一旦位置決め停止させた後に所定のタイミングで二次転写位置へと搬送し、二次転写後の記録材４１を定着装置５０へと搬送し、排出ロール４６にて図示外の排出トレイへと排出するようになっている。
【００２５】
更に、本実施の形態では、中間転写ベルト２０の張架ロール２４に対向する部位にクリーニング装置（本例ではベルトクリーナ）１００が配設されている。
このクリーニング装置１００は、特に図２及び図３に示すように、ハウジング１０１に図示外のブラケットを介してクリーニング用ブレード１０２を取付け、このブレード１０２のエッジを中間転写ベルト２０表面に当接させ、中間転写ベルト２０のブレード１０２の当接部位よりも上流側には導電性ブラシ１０３を摺擦回転自在に配設すると共に、この導電性ブラシ１０３には清掃用ロール１０４を摺擦回転自在に配設し、更に、この清掃用ロール１０４にはスクレーパ１０５を接触配置するようにしたものである。
そして、上記導電性ブラシ１０３及び清掃用ロール１０４には夫々所定のバイアス電圧を印加するバイアス電源１０６，１０７が接続されている。
本例では、各バイアス電源１０６，１０７の各バイアス電圧をＶb，Ｖdとすれば、少なくともＶd＞Ｖb＞０の関係が成立するようになっている。例えば、Ｖd＝７００Ｖ，Ｖb＝４００Ｖの如くである。
一方、張架ロール２４は接地されており、導電性ブラシ１０３の対向電極として作用するようになっている。
【００２６】
更に、本実施の形態では、クリーニング装置１００のブレード１０２のエッジ部分には、比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍ単分散シリカが堆積保持されるようになっている。
ここで、比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍ単分散球形シリカは例えば湿式法であるゾルゲル法により得ることができる。
比重は湿式法、且つ焼成することなしに作成するため、蒸気相酸化法に比べ低く制御することができる。また、疎水化処理工程での疎水化処理剤種、あるいは、処理量を制御することにより更に調整することが可能である。
粒径はゾルゲル法の加水分解、縮重合工程のアルコキシシラン、アンモニア、アルコール、水の重量比、反応温度、攪拌速度、供給速度により自由に制御できる。
単分散、球形形状も本手法にて作成することにより達成可能となる。
【００２７】
具体的にはテトラメトキシシランを水、アルコールの存在下、アンモニア水を触媒として温度をかけながら滴下、攪拌を行う。次に反応により作成されたシリカゾル懸濁液を遠心分離を行い湿潤シリカゲルとアルコール、アンモニア水に分離を行う。湿潤シリカゲルに溶剤を加え再度シリカゾルの状態にし、疎水化処理剤を加え、シリカ表面の疎水化を行う。疎水化剤としては一般的なシラン化合物を用いることができる。次にこの疎水化処理シリカゾルから溶媒を除去、乾燥、シーブすることにより狙いの単分散シリカを得ることができる。またこの様に得られたシリカを再度処理を行っても構わない。上記シラン化合物は、水溶性であるものが使用できる。このようなシラン化合物としては、化学構造式ＲａＳｉＸ４−ａ（式中、ａは０〜３の整数であり、Ｒは水素原子、アルキル基及びアルケニル基等の有機基を表し、Ｘは塩素原子、メトキシ基及びエトキシ基等の加水分解性基を表す。）で表される化合物を使用することができ、クロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤のいずれのタイプを使用することも可能である。具体的にはメチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デジルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、Ｎ，Ｏ―（ビストリメチルシリル）アセトアミド、Ｎ，Ｎ―ビス（トリメチルシリル）ウレア、ｔｅｒｔ―ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ―メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β―（３，４―エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ―クロロプロピルトリメトキシシランを代表的なものとして例示することができる。本例における処理剤は、特に好ましくは、ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デジルトリメトキシシラン等である。
【００２８】
また、本実施の形態では、上記シリカとしては、例えば各色成分毎の静電潜像現像用トナーに外添剤として添加されているものが使用されている。尚、ブレード１０２エッジに前記シリカを堆積保持させる方法としては、中間転写ベルト２０にシリカを塗布するなど適宜選定して差し支えない。
ここで、本例で用いられる現像剤であるトナー及びキャリアについて説明すると以下のようである
すなわち、静電潜像現像用トナーは、結着樹脂と着色剤、離型剤とからなり、例えば２〜８μｍのトナーを用いることができる。
そして、下記式で表されるトナーの形状係数（ＭＬ²／Ａ）が１００〜１２５のものを用いることにより高い現像、転写性、及び高画質の画像を得ることができる。
ここでいうトナーの形状係数（ＭＬ²／Ａ）は次式で表される。
【００２９】
【数１】

【００３０】
トナーの形状係数は、トナーの投影面積Ａと、それに外接する円の面積ＭＬ²、具体的には、（トナー径の絶対最大長）²×（π／４）との比で表されるものであり、真球の場合１００となり、形状が崩れるにつれ増加する。形状係数はトナー粒子複数個に対して計算され、その平均値を代表値とする。
【００３１】
更に、本実施の形態に用いられるトナーは、上記の形状係数と粒径を満足する範囲のものであれば特に製造方法により限定されるものではなく、公知の方法を使用することができる。
トナーの製造は、例えば、結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を混練、粉砕、分級する混練粉砕法、混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法、結着樹脂を得るための重合性単量体と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等が使用できる。また上記方法で得られたトナーをコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法を行ってもよい。
【００３２】
使用される結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα―メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類等の単独重合体および共重合体を例示することができ、特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン―アクリル酸アルキル共重合体、スチレン―メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン―アクリロニトリル共重合体、スチレン―ブタジエン共重合体、スチレン―無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。さらに、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等を挙げることができる。
【００３３】
また、トナーの着色剤としては、マグネタイト、フェライト等の磁性粉、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３等を代表的なものとして例示することができる。
離型剤としては低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、フィッシャートロピィシュワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等を代表的なものとして例示することができる。
【００３４】
また、本実施の形態で用いられる静電潜像現像用トナーには、必要に応じて帯電制御剤が添加されてもよい。
帯電制御剤としては、公知のものを使用することができるが、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤を用いることができる。湿式製法でトナーを製造する場合、イオン強度の制御と廃水汚染の低減の点で水に溶解しにくい素材を使用するのが好ましい。本例におけるトナーは、磁性材料を内包する磁性トナーおよび磁性材料を含有しない非磁性トナーのいずれであってもよい。
【００３５】
本発明の静電潜像現像用トナーには、外添剤として、前記単分散球形シリカと共に、小粒径の無機化合物を併用することができる、小粒径の無機化合物としては、公知のものを用いることができ、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、酸化セリウム等が挙げられる。また、目的に応じてこれら無機微粒子の表面には公知の表面処理を施してもよい。
特にその中でもメタチタン酸ＴｉＯ（ＯＨ）₂は透明性に影響を与えず、良好な帯電性、環境安定性、流動性、耐ケーキング性、安定した負帯電性、安定した画質維持性に優れた現像剤を提供することができる。
前記小粒径の無機化合物は、体積平均粒径が８０ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００３６】
メタチタン酸は一般的には、以下に示すイルメナイト鉱石を用いた硫酸法（湿式）により製造することができる。
ＦｅＴｉＯ₂＋２Ｈ₂ ＳＯ₄ →ＦｅＳＯ₄＋ＴｉＯＳＯ₄＋２Ｈ₂ Ｏ
ＴｉＯＳＯ₄＋２Ｈ₂ Ｏ →ＴｉＯ（ＯＨ）₂＋Ｈ₂ＳＯ₄
本例では、ＴｉＯ（ＯＨ）₂状態、好ましくはＴｉＯ（ＯＨ）₂の水分散状態中でシラン化合物を加え、ＯＨ基の一部、若しくは全部を処理し、これをろ過、洗浄、乾燥、粉砕することにより、上記方法により得られたＴｉＯ（ＯＨ）₂を焼成することにより得られる従来の結晶性酸化チタンに比べ、比重の小さい特定酸化チタンを得ることができる。即ち、本発明において上記のように溶液中で反応を行うと、ＴｉＯ（ＯＨ）₂がその加水分解時にシラン化合物で処理される。その結果、ＴｉＯ（ＯＨ）₂から生じる酸化チタンが一次粒子の状態でシラン化合物で表面処理されることとなる。これにより凝集のない一次粒子状態の特定酸化チタンを得ることが可能となり、上記目的を達成できる。
【００３７】
本例において比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍの単分散球形シリカ及び無機化合物はトナー粒子に添加し、混合されるが、混合は、例えばＶ型ブレンダーやヘンシェルミキサーやレディゲミキサー等の公知の混合機によって行うことができる。
また、この際必要に応じて種々の添加剤を添加してもよい。これらの添加剤としては、他の流動化剤やポリスチレン微粒子、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリフッ化ビニリデン微粒子等のクリーニング助剤もしくは転写助剤等が挙げられる。比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍの単分散球形シリカの添加量はトナー１００重量部に対して０．５〜５重量部であることが好ましく、１〜３重量部であることがより好ましい。
本例において、メタチタン酸の疎水化処理化合物、あるいは無機化合物のトナー粒子表面への付着状態は、単に機械的な付着であってもよいし、表面にゆるく固着されていてもよい。また、トナー粒子の全表面を被覆していても、一部を被覆していてもよい。また、添加量はトナー１００重量部に対して０．３〜３重量部であることが好ましく、０．５〜２重量部であることがより好ましい。
また、外添混合後に篩分プロセスを通しても一向にかまわない。
【００３８】
一方、キャリアは、芯材上に、マトリックス樹脂中に導電材料が分散含有された樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリアである。
マトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、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、ポリビニルケトン、塩化ビニル―酢酸ビニル共重合体、スチレン―アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。また、導電材料としては、金、銀、銅といった金属、また酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
導電材料の含有量は、マトリックス樹脂１００重量部に対し１〜５０重量部であることが好ましく、３〜２０重量部であることがより好ましい。
キャリアの芯材としては、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズ等が挙げられるが磁気ブラシ法を用い体積固有抵抗を調整するためには磁性材料であることが好ましい。
芯材の平均粒子径は、一般的には１０〜５００μｍであり、好ましくは３０〜１００μｍである。
キャリアの芯材の表面に樹脂被覆層を形成する方法としては、キャリア芯材を、マトリックス樹脂、導電材料及び溶剤を含む被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液をキャリア芯材の表面に噴霧するスプレー法、キャリア芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリア芯材と被覆層形成用溶液を混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法が挙げられる。
被覆層形成用溶液中に使用する溶剤は、該マトリックス樹脂を溶解するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類が使用できる。
また、樹脂被覆層の平均膜厚は、通常０．１〜１０μｍであるが、本例においては経時にわたり安定したキャリアの体積固有抵抗を実現させるため０．５〜３μｍの範囲であることが好ましい。
上記のように形成されるキャリアの体積固有抵抗は、高画質を達成するために、通常の現像コントラスト電位の上下限に相当する１０³〜１０⁴Ｖ／ｃｍの範囲において、１０⁶〜１０¹⁴Ω／ｃｍであることが好ましい。キャリアの体積固有抵抗が１０⁶Ωｃｍ未満であると細線の再現性が悪く、また、電荷注入による背景部へのトナーかぶりが発生しやすくなる。また、キャリアの体積固有抵抗が１０¹⁴Ωｃｍより大きいと黒ベタ、ハーフトーンの再現が悪くなる。また、感光体ドラムへ移行するキャリアの量が増え、感光体ドラムを傷つけやすい。また、静電ブラシはカーボンブラック、金属酸化物等の導電フィラーを含有させた樹脂あるいは表面に被覆した繊維状の物質が使用できるが、それに限定されるものではない。
【００４０】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動、特にはクリーニング装置の作動について説明する。
単色画像を形成する場合は、中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像Ｔを直ちに記録材４１に二次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１１上でのトナー像の形成並びにこのトナー像の一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。
例えば四色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１１上には順次イエロ、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像Ｔが形成され、これらトナー像Ｔは順次中間転写ベルト２０に一次転写される。一方、中間転写ベルト２０は最初に一次転写されたイエロのトナー像Ｔを保持したまま感光体ドラム１１と同一周期で回動し、中間転写ベルト２０上には順次マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像Ｔがイエロのトナー像Ｔに重ねて転写される。
【００４１】
このようにして中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像Ｔは、中間転写ベルト２０の回動に伴って記録材４１の搬送経路に面した二次転写位置へと搬送される。上記二次転写位置では導電性の二次転写ロール３１が中間転写ベルト２０に接しており、フィードロール４２によって所定のタイミングで記録材トレイ４３から搬出された記録材４１は、この二次転写ロール３１と中間転写ベルト２０との間に挟み込まれる。また、二次転写位置における中間転写ベルト２０の裏面側には上記二次転写ロール３１の対向電極をなすバックアップロール２３が配設されており、二次転写ロール３１及びバックアップロール２３間に、トナーを記録材４１に引き寄せる電圧を印加すると、中間転写ベルト２０に担持されたトナー像Ｔは上記二次転写位置において記録材４１に静電転写される。
そして、トナー像Ｔを保持した記録材４１は定着装置５０に送り込まれてトナー像の定着処理がなされる。
一方、トナー像の二次転写が終了した中間転写ベルト２０については、クリーニング装置１００のクリーニング用ブレード１０２によって残留トナーが除去される。
このような動作工程において、上記二次転写ロール３１及びクリーニング装置１００は中間転写ベルト２０と接離自在に配設されており、カラー画像が形成される場合には、最終色のトナー像が中間転写ベルト２０に一次転写されるまで、これらの部材は中間転写ベルト２０から離間している。
【００４２】
特に、本実施の形態では、形状係数が１００〜１２５の球形トナーにて静電潜像が可視像化され、この現像像が中間転写ベルト２０を介して記録材４１に静電転写される。
このとき、球形トナーの外添剤として、比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍ単分散シリカが用いられるが、このシリカは、一次転写時、二次転写時ともに転写助剤として作用するため、現像像の転写効率が向上する。
このため、二次転写後における中間転写ベルト２０上の残留トナーは非常に少なくなり、中間転写ベルト２０を清掃するクリーニング装置１００の負荷は軽減される。
【００４３】
ここで、クリーニング装置１００の作動について詳述すると、以下の通りである。
すなわち、中間転写ベルト２０上の残留トナーは、特に図３に示すように、先ず導電性ブラシ１０３部分を通過する。
このとき、導電性ブラシ１０３にはバイアス電圧Ｖbが印加されているため、導電性ブラシ１０３と対向電極としての張架ロール２４との間にはバイアス電圧Ｖbによる静電界が形成される。
このため、導電性ブラシ１０３で掻き取られた残留トナー（本例では負極性トナー）は導電性ブラシ１０３側に静電付着する。
【００４４】
この導電性ブラシ１０３に静電付着した残留トナーは清掃用ロール１０４との摺擦部位に達すると、清掃用ロール１０４と導電性ブラシ１０３との間の電位差（Ｖd−Ｖb）に基づく静電界に基づいて導電性ブラシ１０３に付着しているトナーは清掃用ロール１０４側へ静電吸引されて転移し、導電性ブラシ１０３から除去される。
そして、清掃用ロール１０４側に転移したトナーはスクレーパ１０５にて機械的に掻き取られ、ハウジング１０１内に回収される。
一方、導電性ブラシ１０３にはトナーから分離したシリカが一部残存しており、導電性ブラシ１０３の摺擦部にて中間転写ベルト２０上に再び戻される。
このように、中間転写ベルト２０上に戻されたシリカはブレード１０２エッジに到達し、このブレード１０２エッジに堆積保持され、シリカによる粉体ダム１１０が形成される。
【００４５】
一方、導電性ブラシ１０３で掻き取られなかったトナーはブレード１０２部分へと向かう。
このとき、ブレード１０２のエッジ部分にはシリカによる粉体ダム１１０が形成されているため、トナー（球形トナー）がブレード１０２エッジの下側へ潜り込むことはなく、トナーはブレード１０２エッジの粉体ダム１１０にて確実に塞き止められ、確実に掻き取られる。
また、本実施の形態では、導電性ブラシ１０３の電気抵抗（体積抵抗率の常用対数値）が２logΩｃｍ以上４logΩｃｍ以下である条件下で、導電性ブラシ１０３へのバイアス電圧Ｖbは＋１００Ｖ以上＋７００Ｖ以下であることが好ましい。
このような実施の形態で用いられるクリーニング装置１００の性能については後述する実施例にて裏付けられる。
【００４６】
◎実施の形態２
図４は本発明が適用されたクリーニング装置の実施の形態２を組み込んだ中間転写型画像形成装置の概略構成を示す。
同図において、画像形成装置の基本的構成は実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なるクリーニング装置１００を備えている。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態において、クリーニング装置１００は、図４及び図５に示すように、ハウジング１０１に図示外のブラケットを介してクリーニング用ブレード１０２を取付ける一方、ブレード１０２に対向する張架ロール２４としては、中間転写ベルト２０が巻き付けられている回転する非磁性スリーブ２４１と、この非磁性スリーブ２４１内に固定的に設けられる磁極ロール２４２とを具備させるようにしたものである。尚、図中、１０１ａはハウジング１０１開口下縁と中間転写ベルト２０との間をシールするシールフィルムである。
ここで、磁極ロール２４２としては、非磁性の中空固定ロール体２４３に例えばＳ，Ｎからなる棒状磁石２４４を例えばＮ極がブレード１０２エッジに対向するように埋め込むようにしたものである。尚、磁極ロール２４２としては、ブレード１０２エッジに対応した固定ロール体２４３部分だけに磁石を埋め込むようにしてもよいし、あるいは、磁性体からなる固定ロール体のブレード１０２エッジに対向した部分を着磁するようにしてもよい。
【００４８】
更に、本実施の形態では、ハウジング１０１内に磁性粉保持ロール１２０が配設されている。
この磁性粉保持ロール１２０は、磁性の中空固定ロール体１２１を有し、この固定ロール体１２１内にＳ，Ｎの棒状磁石１２２を固定的に配設したものであり、表面に不定形又は針状の磁性粉１３１を前記棒状磁石１２２の磁場に従って吸着保持するものである。
この棒状磁石１２２の中間転写ベルト２０側に位置する磁極（本例ではＮ極）１２２ａは、張架ロール２４の棒状磁石２４４の中間転写ベルト２０側に位置する磁極２４４ａ（本例ではＮ極）に対向して配置されており、前記磁極２４４ａと同極性で、かつ、磁極２４４ａよりも弱い磁力を具備したものになっている。そして、この磁性粉保持ロール１２０は、ロール進退機構１２３によりブレード１０２エッジに対して進退自在に支持されており、定期的に進出してブレード１０２エッジに接触した後に後退するようになっている。
尚、本実施の形態において、磁性粉としては、鉄、フェライト、マグネタイトなどが用いられ、この磁性粉としては少なくとも使用するトナーよりも小径のものが用いられる。
【００４９】
次に、本実施の形態に係るクリーニング装置の作動について説明する。
本実施の形態において、磁性粉保持ロール１２０はロール進退機構１２３により定期的に進出すると、磁性粉保持ロール１２０の表面に吸着している磁性粉１３１がブレード１０２エッジ部分に接触する。
このとき、ブレード１０２のエッジ部分には、張架ロール２４内の棒状磁石２４４の磁極２４４ａからの磁場と、磁性粉保持ロール１２０内の棒状磁石１２２の磁極１２２ａからの磁場とが作用するが、磁極２４４ａによる磁場の方が磁極１２２ａによる磁場よりも強いため、磁性粉保持ロール１２０が後退する時には、磁性粉保持ロール１２０側に付着していた磁性粉１３１がブレード１０２のエッジ部分に残存して堆積保持されることになり、このブレード１０２のエッジに磁性粉による粉体ダム１３０が形成される。
【００５０】
このような状態において、中間転写ベルト２０上の残留トナー（本例では形状係数が１００〜１２５の球形トナーを使用）がクリーニング装置１００に進入すると、この残留トナーは、ブレード１０２エッジに堆積保持されている粉体ダム１３０にて塞き止められ、ブレード１０２によって確実に掻き取られる。
【００５１】
本実施の形態では、張架ロール２４内の磁極２４４ａと磁性粉保持ロール１２０内の磁極１２２ａとの相互作用により磁性粉を堆積保持するようにしているが、これに限られるものではなく、適宜設計変更して差し支えない。
例えば図６に示す変形形態では、中間転写ベルト２０の張架ロール２４を用いずに、中間転写ベルト２０を挟んでクリーニング装置１００に対向する部位に対向ロール１５０を配設し、この対向ロール１５０としては、中空固定ロール体１５１内にＳ，Ｎからなる棒状磁石１５２を例えばＮ極がブレード１０２エッジに対向するように埋め込むようにしたものである。尚、磁性粉保持ロール１２０の構成については本実施の形態と同様であり、本例でも、磁極１２２ａは棒状磁石１５２の磁極１５２ａに対向配置され、磁極１５２ａと同極性で且つ磁極１５２ａよりも弱い磁力を形成するものである。
この態様にあっても、磁性粉保持ロール１２０の表面に付着していた磁性粉１３１はブレード１０２エッジに供給され、ブレード１０２エッジに磁性粉による粉体ダム１３０を形成し、中間転写ベルト２０上の残留トナーを確実に掻き取り除去する。
【００５２】
また、図７に示す本実施の形態の参考形態にあっては、中間転写ベルト２０を挟んでクリーニング装置１００に対向する部位に対向ロール１６０を設け、クリーニング用ブレード１０２を磁性体にて構成すると共に、この先端部分をＮ極に着磁して磁力発生部１６１としたものである。尚、磁性粉保持ロール１２０の構成については同様である。
また、ブレード１０２自体を着磁する代わりに、図８に示すように、ブレード１０２のエッジ付近に磁石体１６５を貼り付け、この磁石体１６５による磁場にて磁性粉を堆積保持させるようにすればよい。
【００５３】
◎実施の形態３
図９は本発明が適用されたクリーニング装置の実施の形態３を組み込んだ中間転写型画像形成装置の概略構成を示す。
同図において、画像形成装置の基本的構成は実施の形態２と略同様であるが、実施の形態２と異なるクリーニング装置１００を備えている。尚、実施の形態２と同様な構成要素については実施の形態１と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００５４】
本実施の形態において、クリーニング装置１００は、実施の形態２と同様に、ハウジング１０１に図示外のブラケットを介してクリーニング用ブレード１０２を取付ける一方、ブレード１０２に対向する張架ロール２４としては、中間転写ベルト２０が巻き付けられている回転する非磁性スリーブ２４１と、この非磁性スリーブ２４１内に固定的に設けられる磁極ロール２４２とを具備させるようにしたものである（図５参照）。
しかしながら、このクリーニング装置１００は、ハウジング１０１内に磁性粉保持ロール１２０を設けておらず、中間転写ベルト２０のブレード１０２当接部の上流側に磁性粉供給機構１７０を設けたものである。
【００５５】
この磁性粉供給機構１７０としては、中間転写ベルト２０の表面側に磁性粉保持ロール１７１（例えば中空固体ロール体内に棒状磁石を内蔵する態様など）を進退自在に設け、この磁性粉保持ロール１７１表面の磁性粉を保持させる一方、中間転写ベルト２０を挟んで磁性粉保持ロール１７１に対向する部位には対向ロール１７２を配設し、作像プロセス以外のプロセスにて中間転写ベルト２０上に磁性粉保持ロール１７１を接触配置した後、磁性粉保持ロール１７１と対向ロール１７２との間に所定の転写バイアスを印加することで、前記磁性粉保持ロール１７１表面に付着する磁性粉を中間転写ベルト２０上に転移させるようにしたものである。
この態様によれば、中間転写ベルト２０上に転移した磁性粉がブレード１０２のエッジ部分に供給され、このブレード１０２のエッジ部分に磁性粉による粉体ダム（図示せず）が形成されるため、ブレード１０２にて残留トナーが確実に掻き取られる。
【００５６】
尚、磁性粉供給機構１７０としては、上述した態様に限られるものではなく、磁性粉保持ロール１７１上の磁性粉を磁場にて中間転写ベルト２０上に転移させるようにする等適宜選定して差し支えない。
また、本実施の形態では、中間転写ベルト２０のブレード１０２当接部と二次転写部位との間に磁性粉供給機構１７０を配設しているが、これに限られるものではなく、中間転写ベルト２０の二次転写部位の上流側に磁性粉供給機構１７０を設けるようにしてもよいし、あるいは、感光体ドラム１１に対向する部位に磁性粉供給機構１７０を設け、感光体ドラム１１上に磁性粉を転移させた後に、一次転写工程を経て中間転写ベルト２０に転移することで、クリーニング装置１００のブレード１０２のエッジ部分に供給するようにしてもよい。
【００５７】
【実施例】
◎実施例１
実施の形態１において、各トナー粒子は体積平均粒径、粒度分布が略同じであり、コールターカウンター（コールター社製）で測定した体積平均粒径が３〜７μｍであることが好ましい。
トナーの形状は形状係数で表し、光学顕微鏡（ミクロフォトＦＸＡ；ニコン社製）で得た該トナーの拡大写真を、イメージアナライザーＬｕｚｅｘ３（ＮＩＲＥＣＯ社製）により画像解析を行って前述した数式にて算出した値であり、本例では、形状係数１２５以下の球形トナーを用いた。
また、該トナーに、平均粒径１０〜１５０ｎｍの、シリカおよびチタニア等の無機微粒子（外添剤）を適宜量外添し、平均粒径３５μｍのフェライトビーズからなるキャリアと混合し現像剤とした。
一方、クリーニング装置１００としては、導電性ブラシ１０３へのバイアス電圧Ｖbを＋４００Ｖ、清掃用ロール１０４へのバイアス電圧Ｖdを＋７００Ｖに設定した。
【００５８】
このような条件下において、Ａ３用紙全面の１００％未転写像についてクリーニング性を調べた。
尚、クリーニング用ブレード１０２は低温低湿環境下において高硬度となり、反発弾性も低くなることに伴って通常クリーニング性が悪化するため、１０℃、１５％の低温低湿環境下で評価を行った。
尚、比較例モデルとして、前記シリカが外添された現像剤を使用するが、導電性ブラシ１０３のない比較例１、前記シリカが外添されていない現像剤を使用し、導電性ブラシ１０３を使用した比較例２、前記シリカが外添されていない現像剤を使用し、かつ、導電性ブラシ１０３を使用しない比較例３を用い、実施例１と同様な実験を行った。
結果を図１０に示す。
【００５９】
図１０によれば、本実施例のクリーニング性が良好であるが、比較例１〜３のいずれもクリーニング性が不良であることが確認された。
ここで、実施例１において、導電性ブラシ１０３通過前［図１１の「ブラシ通過前」参照］、導電性ブラシ１０３通過後［図１１の「ブラシ通過後（ここでは＋４００Ｖの条件）」参照］のトナー粒子の状態をＳＥＭ写真にて調べたところ、トナー粒子に外添されるシリカの量が変化している。具体的には、トナー粒子に外添されているシリカ（図中の白いドット部分）は、導電性ブラシ通過前よりも通過後に極端に減少していることが確認された。
また、導電性ブラシ１０３の状態をＳＥＭ写真にて調べたところ、図１１の「ブラシ」に示すように、導電性ブラシにシリカが付着していることが確認された。このことから、導電性ブラシ１０３がトナーからシリカを分離し、中間転写ベルト２０に供給しているものと推測される。
現に、ブレード１０２のエッジ部分をＳＥＭ写真にて調べてみると、例えば図１２（ブラシ印加バイアス：＋４００Ｖ）に示すように、ブレード１０２のエッジ部分にシリカによる粉体ダムが形成されており、この粉体ダムがトナーを塞き止めていることが理解される。
【００６０】
◎実施例２
実施例１と同様のモデルにおいて、導電性ブラシ１０３へ印加するバイアス電圧Ｖbがクリーニング性にどのように影響するかの実験を行った。
実験方法は、Ａ３用紙サイズの未転写３次色ソリッド画像（トナー重量：約９．５〜１２．０ｇ／ｍ²）とＡ３用紙サイズの未転写３次色ソリッド画像の転写残像（トナー重量：約１．５〜２．５ｇ／ｍ²）とを夫々一度だけクリーニング装置１００に突入させる。
このとき、導電性ブラシ１０３、清掃用ロール１０４には夫々の印加バイアスＶb、Ｖdが｜Ｖd−Ｖb｜＝３００Ｖを満足するように印加されている。
以上の条件下で、導電性ブラシ１０３へ印加されるバイアス電圧（ブラシ印加バイアス）Ｖbを変化させた場合の、クリーニング後のブレードエッジ部分をＳＥＭ写真にて観察した結果を図１２、図１３に示す。
尚、クリーニング用ブレード１０２は低温低湿環境下において高硬度となり、反発弾性も低くなることに伴ってクリーニング性が悪化するため、１０℃、１５％の低温低湿環境下で評価を行った。
【００６１】
図１２は未転写トナーにおけるクリーニング後のブレードエッジダム（粉体ダム）を観察したものであり、図１３は転写残留トナーにおけるクリーニング後のブレードエッジダム（粉体ダム）を観察したものである。
図１２、図１３によれば、ブラシ印加バイアスを変化させると、ブレードエッジ部に発生するシリカによる堆積物の量が変化することが確認される。
例えば導電性ブラシ１０３へのブラシ印加バイアスＶbを＋４００Ｖにすると、シリカによる堆積物が粉体ダムとなり、球形トナーのブレードエッジへの進入を塞き止めており、ブレードにて球形トナーをクリーニングできることが理解される。
このとき、前述したように、導電性ブラシ１０３を通過したトナーからシリカが少なくなっていることが確認されている（図１１参照）。
【００６２】
尚、ブラシ印加バイアスＶbを０Ｖ、−２００Ｖにしたところ、前述したシリカによる粉体ダムは形成されておらず、ブレードにて球形トナーを確実にクリーニングできないことが理解される。
このような条件下において、導電性ブラシ１０３通過後［「ブラシ通過後（ブラシ印加バイアス：０Ｖ，−２００Ｖ）」］のトナー粒子をＳＥＭ写真にて観察してみると、図１１に示すように、導電性ブラシ１０３を通過したトナー粒子のシリカが通過前に比べてほとんど減少していないことが理解される。
このことは、導電性ブラシ１０３がトナーからシリカを分離し、ブレードエッジ部に供給して堆積保持させることに寄与しているものと推測される。
【００６３】
また、本実施例において、導電性ブラシ１０３の電気抵抗が２logΩｃｍ以上４logΩｃｍ以下である条件下で、ブラシ印加バイアスＶbを変化させてクリーニング性能を調べたところ、図１４に示すように、未転写トナーと転写残留トナーともに、ブラシ印加バイアスＶbが＋１００〜＋７００Ｖのときに、クリーニング後のトナー量を許容値以下に抑えることができることが確認された。ここで、クリーニング効果を高めるためには、ブラシ印加バイアスを＋３００〜＋５００Ｖにすることが望ましい。
【００６４】
◎実施例３
本実施例は、クリーニング装置としては実施の形態２のものを用い、これ以外については実施例１と略同様の構成である。そして、磁性粉としては８μｍ以下の不定形を用いた。
ここで、磁性粉による粉体ダムの有無がクリーニング性にどのように影響するかについて実験を行った。
実験方法は、実施例と比較例（磁性粉による粉体ダムのないモデル）とについて、Ａ３用紙全面の二次転写残像及び３０％未転写像、１００％未転写像についてクリーニング性を調べた。尚、クリーニング用ブレード１０２は低温低湿環境下において高硬度となり、反発弾性も低くなることに伴って通常クリーニング性が悪化するため、１０℃、１５％の低温低湿環境下で評価を行った。
【００６５】
評価結果を図１５に示す。
同図によれば、比較例は未転写像についてはクリーニング不良がみられたものの、実施例は、二次転写残像、未転写像の全てについて良好なクリーニング性が確認された。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ブレードエッジにトナー以外の塞き止め用粉体を堆積保持し、球形トナーを塞き止め可能としたので、クリーニング用ブレードの当接圧力をそれほど大きく設定しなくても、塞き止め用粉体によるダムにて球形トナーを確実にクリーニングすることができる。
このため、クリーニング用ブレードの当接圧力をクリーニング対象物の摩耗や損傷に対する許容レベル範囲に設定することが可能になり、クリーニング対象物の摩耗・損傷を有効に防止することができるほか、クリーニング性能を改善する上で、無駄なトナーを消費したり、クリーニング対象物に摩擦係数低下物質などを供給する必要もなくなり、その分、ランニングコストを低減させることができる。
【００６７】
特に、塞き止め用粉体として、比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍの単分散シリカを用いる態様にあっては、当該シリカはクリーニング助剤として働くほかに、転写助剤としても働くため、クリーニング装置の負荷をより軽減しながら、球形トナーを確実にクリーニングすることができる。
一方、塞き止め用粉体として、不定形又は針状の磁性粉を用いる態様にあっては、ブレードエッジに磁場が付与せしめられる構造を採用することでブレードエッジ部分に塞き止め用粉体としての磁性粉を確実に堆積保持することができ、その分、球形トナーの塞き止め効果をより確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクリーニング装置の概要を示す説明図である。
【図２】本発明が適用されたクリーニング装置の実施の形態１を組み込んだ画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
【図３】実施の形態１に係るクリーニング装置の詳細を示す説明図である。
【図４】本発明が適用されたクリーニング装置の実施の形態２を組み込んだ画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
【図５】実施の形態２に係るクリーニング装置の詳細を示す説明図である。
【図６】実施の形態２に係るクリーニング装置の変形形態を示す説明図である。
【図７】実施の形態２に係るクリーニング装置の参考の形態を示す説明図である。
【図８】実施の形態２に係るクリーニング装置の更に他の参考の形態を示す説明図である。
【図９】本発明が適用されたクリーニング装置の実施の形態３を組み込んだ画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
【図１０】実施の形態１に係る実施例及び比較例におけるクリーニング性能の評価結果を示す説明図である。
【図１１】「ブラシ通過前」は導電性ブラシ通過前におけるトナー粒子の状態、「ブラシ通過後」はブラシ印加バイアスを変化させた条件下での導電性ブラシ通過後におけるトナー粒子の状態、「ブラシ」はトナー粒子が通過した後の導電性ブラシの表面状態をＳＥＭ写真にて示す説明図である。
【図１２】導電性ブラシへの印加バイアス（ブラシ印加バイアス）を変化させた条件下で、未転写トナークリーニング後のブレードエッジダムの観察結果をＳＥＭ写真にて示す説明図である。
【図１３】導電性ブラシへの印加バイアス（ブラシ印加バイアス）を変化させた条件下で、転写残留トナークリーニング後のブレードエッジダムの観察結果をＳＥＭ写真にて示す説明図である。
【図１４】ブラシ印加バイアスとクリーニング性能との関係を示すグラフ図である。
【図１５】実施の形態２に係る実施例及び比較例におけるクリーニング性能の評価結果を示す説明図である。
【符号の説明】
１…クリーニング対象物，２…クリーニング用ブレード，３…残留トナー，５…塞き止め用粉体，６…粉体供給手段，７…粉体堆積保持手段

Claims

クリーニング対象物上にクリーニング用ブレードのエッジを当接し、このブレードにてクリーニング対象物上の残留トナーを清掃するクリーニング装置が用いられる画像形成装置において、
ブレードエッジには、形状係数が１００〜１２５のトナーが塞き止められるトナー以外の塞き止め用粉体を堆積保持し、この塞き止め用粉体として比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍの単分散シリカを用い、
更に、このシリカをトナーと共にクリーニング対象物上に供給するシリカ供給手段と、
ブレードの上流側に設けられ、トナーからシリカを分離してクリーニング対象物に供給するシリカ分離供給手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
クリーニング対象物上にクリーニング用ブレードのエッジを当接し、このブレードにてクリーニング対象物上の残存トナーを清掃するクリーニング装置が用いられる画像形成装置において、
クリーニング対象物のブレードエッジの対向部あるいはこれよりも上流側にてトナー以外の塞き止め用粉体として比重１．３〜１．９、粒径８０〜３００ｎｍの単分散シリカを供給する粉体供給手段と、
前記ブレードエッジに前記塞き止め用粉体を堆積保持することで形状係数が１００〜１２５のトナーを塞き止め可能とする粉体堆積保持手段とを備え、
前記粉体供給手段は、前記シリカをトナーと共にクリーニング対象物上に供給するシリカ供給手段と、
ブレードの上流側に設けられ、トナーからシリカを分離してクリーニング対象物に供給するシリカ分離供給手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
塞き止め用粉体としてのシリカはトナーの外添剤として使用され、トナーを介してクリーニング対象物に供給されるものであることを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
シリカ分離供給手段は、クリーニング対象物に対して摺接回転し且つクリーニング対象物上のトナー及びシリカを静電吸引する導電性部材と、前記導電性部材に摺接して導電性部材上のトナーのみを静電除去するトナー除去部材とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項４記載の画像形成装置のうち、トナー極性が負極性である条件下において、
導電性部材への印加バイアスが＋１００Ｖ以上＋７００Ｖ以下で、かつ、導電性部材の電気抵抗（体積抵抗率の常用対数値）が２logΩｃｍ以上４logΩｃｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
クリーニング対象物上にクリーニング用ブレードのエッジを当接し、このブレードにてクリーニング対象物上の残存トナーを清掃するクリーニング装置が用いられる画像形成装置において、
非磁性のクリーニング対象物を挟んでブレードに対向する対向部材を設け、この対向部材にはブレードエッジ部分に磁場が集中する磁力発生部材を具備させ、この磁力発生部材による磁場にてブレードエッジに形状係数が１００〜１２５のトナーが塞き止められるトナー以外の塞き止め用粉体としての不定形若しくは針状の磁性粉を堆積保持させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
請求項６記載の画像形成装置において、
対向部材は、非磁性の回転スリーブと、この回転スリーブ内に固定的に配設され且つブレードエッジ部分に磁場が集中的に作用する磁力発生部材とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
請求項６記載の画像形成装置において、
クリーニング対象物のブレードエッジの対向部に対応した部位に、塞き止め用粉体としての磁性粉が供給可能に保持されている磁性粉供給部材を接離自在に設け、この磁性粉供給部材には、磁力発生部材と同極で且つ磁力の弱い磁性粉保持磁力部材を具備させ、クリーニング対象物に磁性粉供給部材を定期的に接触させることで磁性粉を供給するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
請求項６記載の画像形成装置において、
クリーニング対象物のブレードエッジの対向部よりも上流側に対応した部位に、塞き止め用粉体としての磁性粉が供給可能に保持されている磁性粉供給部材を接離自在に設け、クリーニング対象物に磁性粉供給部材を定期的に接触させることで磁性粉を供給するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
請求項６記載の画像形成装置において、
塞き止め用粉体としての磁性粉はトナーの平均粒径よりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２又は６記載の画像形成装置において、
形状係数が１００〜１２５であるトナーを用いて像担持体上にトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。