クリーニング装置および画像形成装置
【課題】リサイクルトナー中に正常帯電でないトナーが存在することによるトナーの飛散や地肌汚れの発生を防止できる構成を備えたクリーニング装置を提供する。
【解決手段】光導電性層表面に表面保護のための潤滑剤が供給される像担持体１を対象として、像担持体１において現像装置４から供給されるトナーにより可視像処理されたトナー像が転写された後、光導電性層上の残存トナーを除去するクリーニング装置５であって、光導電性表面の残存トナーのうちで正常帯電のみ転写トナーを回収して現像装置４に帰還させる構成を備えた第１クリーニング手段５Ａと、光導電性層表面に前記潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段５Ｃとに加えて、光導電性層表面に残留する未転写トナー以外の残トナーおよび異物を回収してこれら残トナーおよび異物を廃棄部に移送する構成を備えた第２クリーニング手段５Ｂを備えていることを特徴とする。
【解決手段】光導電性層表面に表面保護のための潤滑剤が供給される像担持体１を対象として、像担持体１において現像装置４から供給されるトナーにより可視像処理されたトナー像が転写された後、光導電性層上の残存トナーを除去するクリーニング装置５であって、光導電性表面の残存トナーのうちで正常帯電のみ転写トナーを回収して現像装置４に帰還させる構成を備えた第１クリーニング手段５Ａと、光導電性層表面に前記潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段５Ｃとに加えて、光導電性層表面に残留する未転写トナー以外の残トナーおよび異物を回収してこれら残トナーおよび異物を廃棄部に移送する構成を備えた第２クリーニング手段５Ｂを備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニング装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、リサイクルトナーを用いる際の不具合を解消する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に担持されている静電潜像が現像剤中に含まれるトナーにより可視像処理される。
【０００３】
現像剤には、一成分系現像剤と二成分系現像剤とがある。一成分系現像剤は、磁性または非磁性のトナーのみが用いられ、二成分系現像剤は、磁性キャリアとこれの表面に付着させた顔料を含むトナーとが用いられる。
【０００４】
現像剤の一つである二成分系現像剤は、磁石ローラを内蔵した現像スリーブ上でブラシ状に担持されて潜像担持体である感光体上の静電潜像と接触させることができ、接触したときに静電潜像に静電的にトナーが付着して静電潜像を可視像処理する。
【０００５】
静電潜像の可視像処理に用いられるトナーは、トナー樹脂の流動化粒子となるシリカやチタンが外添されており、これらの粒子は、感光体などの像担持体表面に薄層化して堆積する、いわゆるトナーフィルミングを起こすことがある。つまり、感光体は、帯電装置による放電などに曝されることで電気的なストレスを受けると表面層が損傷され、摩耗していく。このため、感光体の表面層にトナー側の流動化粒子が溜まりやすくなり、これがトナーフィルミングの原因となる。
【０００６】
トナーフィルミングが発生すると、感光体への書き込み光が遮られることになり、この結果として、画像情報に対応した静電潜像が形成されなくなるという不具合がある。
【０００７】
そこで、従来では、感光体の表面層に潤滑剤を塗布して感光体の表面層保護とクリーニング部材との接触時に発生する摩擦抵抗を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
一方、現像装置に使用される現像剤は一定濃度に維持されることが必要である。このため、トナーの消費量に応じて新たなトナーが補給される。
【０００９】
未使用のバージントナーのみが補給され続けると、古くなったトナーは廃棄されることが多い。このため、廃トナーによる環境への負荷増加等の問題が起こる。近年、イードルの向上や廃トナーが環境に与える負担を減少させるために、潜像担持体である感光体から転写後に残留してクリーニングされた余剰トナーを再度現像装置に供給してトナーをリサイクルすることが提案されている（例えば、特許文献２）。
【００１０】
しかし、リサイクルされて現像装置に帰還したリサイクルトナーは、バージントナーと違って物性が変化している場合がある。
つまり、リサイクルトナーは、外添されている粒子が剥がれていたり、トナー樹脂内に埋没していることがあり、これによって、新たに補給されるトナーとは流動性や帯電性などの物性が異なることがある。
【００１１】
しかも、感光体表面層に潤滑剤が塗布されている場合には、その潤滑剤がクリーニング工程において感光体の表面層から除去されて、同じクリーニング工程を経るリサイクルトナー中に混入することもあり、これによっても上述した物性が変化することになる。このため、再度、可視像処理にリサイクルトナーが用いられると、帯電性の変化によって帯電劣化している場合には飛散や感光体の地肌部への付着が起こり、周辺機器への汚損や画像の地肌汚れ、あるいは画像の一部が欠損するなどの不具合が発生する虞がある。
【００１２】
このようなリサイクルトナーの不具合を防止するための対策としては、物性低下を防止する目的で、少なくとも結着樹脂、着色剤、荷電制御剤を含有した粒子の着色微粒子の表面に、体積基準値５．０４μｍ以下の粒子割合が６０体積％以上、体積基準径２０．２μｍ以下の粒子割合が９０体積％以上である疎水性シリカを付着させてリサイクルトナーを構成する方法が提案されている（例えば、特許文献３）。
また、着色微粒子に添加する物質として、最大回折ピークの半値半幅が０．１〜０．４度であり、平均一次粒子径が１１〜２５ｎｍであるアナターゼ型酸化チタンを無機微粒子として用い、該アナターゼ型酸化チタンの表面を１０〜３０ｗｔ％のシランカップリング剤によりコートしたトナーが提案されている（例えば、特許文献４）。
さらに、母体トナーの帯電量を、外添剤を添加後のトナーの帯電量に近づけることにより、リサイクルトナーの外添剤が埋没や遊離した場合においても、帯電量の変動の少ないトナーを作製することも提案されている（例えば、特許文献５）。
【００１３】
【特許文献１】特開平１０−２５４２９５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８７１０号
【特許文献３】特開２０００−１２２３３９号
【特許文献４】特開２０００−１０３３５号
【特許文献５】特開２００２−２８８２８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
リサイクルトナーが上述したような不具合を生じる原因となる物性の劣化には、感光体に供給される潤滑剤が大きく影響する場合がある。
【００１５】
このため、感光体へ潤滑剤が供給されている限り、トナー側での外添処理を行ったとしても上述したトナーの飛散や地肌汚れを解消するには至らないのが現状である。そこで、感光体への潤滑剤供給を停止すると、感光体の表面層での摩耗およびトナーフィルミングが促進されてしまい、異常画像の発生を招く。
【００１６】
本発明の目的は、上記従来のクリーニング装置、特に、感光体などの像担持体表面に潤滑剤が供給される場合を対象として、リサイクルトナーとして転写後のトナーを用いる場合に、正常帯電のトナーとこれ以外の不良帯電トナーや異物とを分類して回収できるようにすることで、リサイクルトナー中に正常帯電でないトナーが存在することによるトナーの飛散や地肌汚れの発生を防止できる構成を備えたクリーニング装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的を達成するため、本発明は、次の構成よりなる。
（１）光導電性層表面に表面保護のための潤滑剤が供給される像担持体を対象として、該像担持体において現像装置から供給されるトナーにより可視像処理されたトナー像が転写された後、前記光導電性層上の残トナーを除去するクリーニング装置であって、
前記光導電性表面での残存トナーのうちで正常帯電の未転写トナーを回収して前記現像装置に帰還させる構成を備えた第１クリーニング手段と、前記光導電性層表面に前記潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とに加えて、前記光導電性層表面に残留する未転写トナー以外の残トナーおよび異物を回収してこれら残トナーおよび異物を廃棄部に移送する構成を備えた第２クリーニング手段を備えていることを特徴とするクリーニング装置。
（２）
前記第１，第２クリーニング手段は、前記像担持体の移動方向上流側および下流側にそれぞれ配置され、前記第１，第２のクリーニング手段との間には、前記潤滑剤の供給手段が配置されていることを特徴とする（１）に記載のクリーニング装置。
（３）前記第１クリーニング手段は、転写後の前記光導電性層表面に残存する未転写トナーを静電的に回収する静電クリーニング方式であり、前記第２クリーニング手段は、前記未転写トナー以外のトナーおよび異物を機械力を用いて剥離させる方式であることを特徴とする（１）または（２）に記載のクリーニング装置。
（４）前記第１クリーニング手段は、前記未転写トナーに対する静電作用がオン・オフ制御可能であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のクリーニング装置。
（５）前記第１クリーニング手段には、表面に導電部を備えたローラが用いられることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のクリーニング装置。
（６）前記第１クリーニング手段として用いられるローラは、表面に導電性のブラシ繊維を有するブラシローラであることを特徴とする（５）に記載のクリーニング装置。
（７）前記ブラシ繊維の太さが２乃至５デニールに設定されていることを特徴とする（６）に記載のクリーニング装置。
（８）前記第２クリーニング手段には、前記像担持体表面に当接可能なクリーニングブレードが用いられることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のクリーニング装置。
（９）（１）乃至（８）のいずれかに記載されたクリーニング装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
（１０）前記トナーとして、体積平均粒径が３．０乃至５．０μｍに設定されたものが用いられることを特徴とする（９）に記載の画像形成装置。
（１１）前記トナーの円形度が０．９７以上の球形とされていることを特徴とする（９）または（１０）に記載の画像形成装置。
（１２）前記トナーは、単位重量当たりの平均帯電量の絶対値が１５乃至２５μＣ／ｇであることを特徴とする（９）乃至（１１）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１３）前記転写後の前記第１クリーニング手段および第２クリーニング手段の動作態位として、転写のために設定される転写バイアスを「ゼロ」の状態に設定するとともに該第１クリーニング手段による静電クリーニングを停止することで、前記第２クリーニング手段によるトナーおよび異物を回収する態位が設定されていることを特徴とする（９）に記載の画像形成装置。
（１４）前記転写後の前記第１クリーニング手段の動作態位として、転写のために設定される転写バイアスを「ゼロ」の状態に設定することで、該第１クリーニング手段による静電クリーニングを実行し、未転写トナーを静電的に回収する態位が設定されていることを特徴とする（９）に記載の画像形成装置。
（１５）前記転写に用いられる転写バイアスとして、１５乃至２５μＡの定電流が設定されていることを特徴とする（９）乃至（１４）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１６）前記像担持体が複数の色画像を形成可能な複数の画像形成ステーションに設けられ、該画像形成ステーションが前記色画像の転写体の展張方向に並置されたタンデム方式に構成されていることを特徴とする（９）乃至（１５）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１７）前記画像形成ステーションに含まれる像担持体およびこれに対する画像形成処理を実行する少なくとも現像装置およびクリーニング装置が纏めてプロセスカートリッジに配置され、該クリーニング装置には、第１，第２クリーニング手段および潤滑剤の供給手段が装備されていることを特徴とする（９）乃至（１６）のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、未転写トナーを回収する第１クリーニング手段と、潤滑剤が供給された後に未転写トナー以外のトナー、いわゆる、正常帯電していないトナーや異物を回収する第２クリーニング手段とを用いることにより、正常帯電しているトナーはリサイクルトナーとして回収され、帯電量が異常なトナーや遊離添加剤、さらには紙粉や余分な潤滑剤や汚染物が第２クリーニング手段により回収できる。
これによって、帯電特性や外添剤の埋没などがない正常なトナーがリサイクルトナーとして用いられ、これ以外のトナー、つまり、帯電特性が劣化していたり外添剤が埋没したりして流動性が悪化しているようなトナー、さらには余分な潤滑剤や異物が確実に像担持体上から除去されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明によるクリーニング装置が適用される画像形成装置の構成を示す模式図である。
同図において画像形成装置１００は、矢印Ａで示す方向に回転可能な像担持体としての感光体１を備えている。
【００２０】
感光体１の周囲には、感光体１の回転方向に沿って画像形成処理を実行するための帯電装置２，書き込み装置３（図では、書き込み光路が符号Ｌで示されている）３，現像装置４およびクリーニング装置５が配置されている。これらの各装置は、図示しないケーシングで構成されたプロセスカートリッジに纏めて収容されており、このプロセスカートリッジは、多色画像形成時に用いられる中間転写体としてのベルトの展張方向に並置されるようになっている。
【００２１】
現像装置４を通過した感光体１と対向する位置には図示しない給紙装置から給送されてくる転写紙などの記録媒体Ｓを挟持搬送しながら感光体１上のトナー像を転写する転写装置６が配置されている。
【００２２】
感光体１は、帯電装置２により一様な帯電を受けると、書き込み装置３を介して画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００２３】
感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置４から供給される現像剤中のトナーにより可視像処理されてトナー像として形成され、そのトナー像が給紙装置から繰り出された記録媒体Ｓに対して転写装置６によって転写される。
【００２４】
転写を終えた記録媒体Ｓは、図示しない定着装置に搬送されてトナー像が、熱と圧力により融解・浸透して定着される。
【００２５】
一方、転写後の感光体１は、クリーニング装置５により残留物を除去され、帯電装置２により帯電を受けて再度の画像形成に備えられる。
【００２６】
以上のような構成において、本実施形態の特徴について説明する。
本実施形態の特徴は、クリーニング装置５の構成にある。つまり、クリーニング装置５には、感光体１の回転方向（図１中、矢印Ａで示す方向）上流側に配置された第１クリーニング手段５Ａと、下流側に配置された該２クリーニング手段５Ｂとこれら各クリーニング手段５Ａ、５Ｂの間に配置されている潤滑剤供給手段５Ｃとが備えられている。
【００２７】
第１クリーニング手段５Ａは、感光体１の光導電性層表面に残る未転写トナーを除去する機能を有するクリーニングローラ５Ａ１と、クリーニングローラ５Ａ１に接触してこのクリーニングローラ５Ａ１に付着している未転写トナーを掻き取って剥落させるスクレーパ５Ａ２と、スクレーパ５Ａ２によってクリーニングローラ５Ａ１から剥落した未転写トナーを現像装置４に帰還させるリサイクル手段７（図２参照）の入り口である回収部５Ａ３とを備えている。
【００２８】
リサイクル手段７は、図２に示すように、第１クリーニング手段５Ａと現像装置４との間に接続された回収路を備えており、回収路の一方側が上述した第１クリーニング手段５Ａの回収部５Ａ３に接続され、他方側が現像装置４の第１，第２スクリュー４Ｂ，４Ｃの集合位置に接続されている。
【００２９】
リサイクル手段７においては、クリーニング装置５の第１クリーニング手段５Ａに設けられている回収部５Ａ３から気流搬送により未転写トナーを現像装置４に帰還させる。なお、気流搬送に代えて、回収路内に搬送スクリューなどを配置しても良い。
【００３０】
一方、第２クリーニング手段５Ｂは、ゴムなどの弾性体からなり、感光体１に当接するクリーニングブレード５Ｂ１が用いられている。
第１クリーニング手段５Ｂは、第１クリーニング手段５Ａとの間に配置されている潤滑剤供給手段５Ｃからの潤滑材の塗布厚を均す機能に加えて、感光体１上に残存する正常帯電以外のトナー、つまり不良帯電トナーや逆転写トナーさらには、トナーから遊離した外添剤や劣化潤滑剤を除去する機能を有している。なお、図１，図２において符号５Ｃ３は、第２クリーニング手段５Ｂによって回収されたトナーや潤滑剤およびその他の異物などの汚染物を図示しない廃トナー容器に向け搬送するトナー排出手段を示している。
【００３１】
潤滑剤供給手段５Ｃは、感光体１の表面保護および低摩擦化を機能として備えたものであり、ステアリン酸などの固形潤滑剤５Ｃ１と、これに接触するとともに感光体１にも接触しながら回転可能なブラシローラなどが用いられる潤滑剤塗布部材５Ｃ２とを備えている。
【００３２】
潤滑剤供給手段５Ｃでは、潤滑剤塗布部材５Ｃ２の回転により固形潤滑剤５Ｃ１が削り取られると、削り取られた潤滑剤粉末が感光体１に塗布される。
【００３３】
感光体１に塗布された潤滑剤粉末は上述した第２クリーニング手段５Ｂによって層厚を均される。
【００３４】
図１および図２において、クリーニング手段５の第１クリーニング手段５Ａに装備されているクリーニングローラ５Ａ１は、感光体１に残存している未転写トナー、つまり、帯電特性の劣化していないトナーを静電的に回収する静電クリーニング手段であり、その構成は次の通りである。
図３は、クリーニングローラ５Ａ１を用いる場合の構成を示しており、同図においてクリーニングローラ５Ａ１は、芯金を中心にポリウレタンゴム、シリコンゴム、ブラジエンゴム等の弾性材料にカーボンブラック、チタン、アルミニウム等の金属の酸化物やイオン導電剤等からなる導電性微粒子を分散させた弾性導電層を有している。
クリーニングローラ５Ａ１の表面には、感光体１への表面のピンホールによるバイアス電流のリークを防止するために中抵抗層を設けている。
中抵抗層には、クリーニングローラ５Ａ１の表面での汚れを防止するために、場合によって、体積抵抗率が１０６（Ωｃｍ）〜１０１２（Ωｃｍ）となるように調整した表面保護層が設けられる。
【００３５】
第１クリーニング手段５Ａにおけるクリーニングローラ５Ａ１は、感光体１の回転方向に対して順方向に所定の周速度を以て矢印(図２において符号Ｃで示す矢印)で示す方向に回転駆動されるようになっている。
【００３６】
クリーニングローラ５Ａ１には、感光体１に残存する未転写トナーを静電的に吸着するための構成として、芯金にバイアス電源５Ａ４が接続されており、バイアス電源５Ａ４からクリーニングバイアスが印加されている。この場合のクリーニングバイアスの極性は、感光体１上の未転写トナーの極性と逆極性でしかも未転写トナーの帯電電位に相当させてある。なお、未転写トナーの一部は転写装置６からの放電の影響で弱帯電や逆帯電となっているため、静電クリーニング位置の上流側に、未転写トナーの極性を揃えるための極性制御を行い、正常帯電トナーの含有比率を高めておくことも可能である。
【００３７】
これにより、感光体１に残存する未転写トナーは、クリーニングローラ５Ａ１によって静電的に吸着され、クリーニングローラ５Ａ１の回転により感光体１から遠ざけられて回収される。
【００３８】
回収された未転写トナーは、スクレーパ５Ａ２によってクリーニングローラ５Ａ１から剥落され、回収部５Ａ３およびリサイクル手段７の回収路を介して現像装置４に帰還される。この結果、感光体１上に残存するトナーやその他の異物のうちで、帯電特性が正常な状態にある未転写トナーが対象として回収されることになり、特に、このトナーとして、小粒径、球形トナーが用いられた場合でも、静電的に回収することが可能となる。
なお、上述した極性制御には、非接触のワイヤによる放電や、接触式のブラシやゴムブレードを用いることができる。
【００３９】
ところで、クリーニングローラ５Ａ１は、図示しないスイッチなどによってバイアス印加に関するオン・オフ制御が行えるようになっている。これにより、バイアス印加が行われない場合には静電クリーニングの機能を停止する態位が設定される。
【００４０】
このようなバイアス印加のオン・オフ制御は、現像装置４内のトナー濃度、補給トナー中に占めるリサイクルトナーの割合、一定期間におけるトナー消費量、温湿度環境、形成したトナー画像の色濃度、前回の印刷時からの時間、ユーザの使用履歴等の情報に基づいて行われる。つまり、バイアス電源５Ａ４からのバイアス印加が停止された場合には、第１クリーニング手段５Ａでの静電クリーニングは行われず、このときに設定される転写装置６でのバイアス電流を「ゼロ」に設定することで、感光体１上から転写材などの記録媒体や複数色の画像形成に用いられる中間転写体への転写を行わないようにして感光体１でのほとんど全てのトナーが未転写トナーとして残される。このような未転写トナーは、後述する第２クリーニング手段５Ｂによって全てが回収される。このようにバイアス印加を停止し、かつ転写バイアスの影響をなくした場合には、感光体１の未転写トナーの排出モードが実行されることになる。
【００４１】
一方、バイアス印加をオンした状態において上述した場合と同様に、転写装置６でのバイアス電流を「ゼロ」に設定することで、感光体１から転写材などの記録媒体や複数色の画像形成に用いられる中間転写体への転写を行わないようにすると、第１クリーニング手段５Ａでの静電クリーニングが実行される。これにより、感光体１上の未転写トナーが第１クリーニング手段５Ａにより回収される。この回収された未転写トナーは、前述したように、リサイクル手段７を介して現像装置４に戻される。このように、バイアス印加制御において、転写バイアスの影響をなくした場合には、未転写トナーの循環モードが実行されることになる。
【００４２】
以上のような排出および循環モードの選択は、例えば、現像装置４内のトナーが長時間の攪拌などにより劣化していると判断した場合に排出モードが選択され、現像装置４内のトナーがこれから長時間の攪拌などにより劣化するのを防止する必要が認められた場合に循環モードが選択される。循環モードの選択は、現像装置４内で攪拌するトナーの総量を増やし、トナー劣化の速度を低下させることを目的としている。
【００４３】
図３に示したクリーニングローラ５Ａ１は、ローラ形式とすることに限らない。
図４は、クリーニングローラ（便宜上、符号５Ａ１’で示す）として、芯金の外周面に多数のブラシ繊維を設けたブラシローラを用いた場合を示している。
【００４４】
詳しくは、電極を兼ねる直径１４ｍｍの金属製の芯金に、ブラシ部として導電性レーヨン繊維をパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付けて、ロールブラシとしたものである。上記ブラシ部のブラシの材質は、ユニチカ（株）製のＲＥＣ−Ｂ、ＲＥＣ−Ｃ、ＲＥＣ−Ｍ１、ＲＥＣ−Ｍ１０、更に、東レ（株）製のＳＡ−７、日本蚕毛（株）製のサンダーロン、カネボウ（株）製のベルトロン、クラレ（株）のクラカーボ、レーヨンにカーボンを分散したもの、三菱レーヨン（株）製のローバル等が使用され、一本が２乃至５デニールで、感光体１上の潤滑剤を物理的に除去してしまうことを抑制しつつ、静電的にトナーのみを感光体１上から除去し、リサイクルトナー中への潤滑剤の混入を阻止することができる。密度は１０フィラメント／束〜１００フィラメント／束、８０本／ｍｍ〜６００本／ｍｍの密度が好ましい。毛足は１ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
【００４５】
第１クリーニング手段５Ａに用いられるブラシローラ５Ａ１’は、図３に示したクリーニングローラ５Ａ１と同様に、感光体１の回転方向と順方向（図２において矢印Ｃで示す方向）に回転駆動される。
【００４６】
芯金にはバイアス電源５Ａ４が接続されており、バイアス電源５Ａ３から第１クリーニング手段５Ａのブラシローラ５Ａ１’にクリーニングバイアスが印加されると、感光体１上の残留トナーが静電的な力により、第１クリーニング手段５Ａのブラシローラ５Ａ１’側へと引き寄せられ、第１クリーニング手段５Ａのブラシローラ５Ａ１’が回転することによりクリーニングが行なえるようになっている。
【００４７】
この場合にも静電的な力でクリーニングするため、正常帯電しているトナーのみを選択的にクリーニングすることができ、また、それが小粒径・球形トナーであっても容易にクリーニングすることができる。そして、クリーニングブラシ５Ａ１’に付着したトナーは、クリーニングブラシ５Ａ１’の表面に接触するスクレーパ５Ａ２により掻き落とされ、トナーリサイクル手段７によって現像装置４に向けて搬送され、再利用される。
【００４８】
ここで、スクレーパ５Ａ２の代わりに、図示しないが、バイアスを印加されたトナー回収ローラを上記クリーニングブラシ５Ａ１’に当接させ、静電気力でトナーをクリーニングブラシ５Ａ１’から回収し、トナー回収ローラにスクレーパやゴムブレードを当接させてトナーを掻き落としても良い。その場合、上記クリーニングブラシ５Ａ１’から、より効率的にトナーを除去することができ、上記クリーニングブラシ５Ａ１’のクリーニング力を低下させることなく感光体１のクリーニングが可能となる。また、ブラシローラ５Ａ１’へのバイアス印加の方法としては、芯金に代えて、ブラシ繊維の外方から放電によるバイアス印加を行うことも可能である。
【００４９】
以上のような構成のクリーニング装置においては、リサイクルトナーとしての特性を維持している未転写トナーが第１クリーニング手段５Ａによって静電クリーニングされて回収され、現像装置４に向け戻されるので、感光体１上に残存する未転写トナーをリサイクルトナーとして用いる際の帯電特性が劣化したものを用いることがない。これにより、リサイクルトナーの中に、帯電量が不足していることが原因して周辺部への飛散や地肌部への転移による汚損を防止することができる。
しかも、感光体１上に残存する未転写トナーのうちで、正常帯電していないものやその他の異物が第１クリーニング手段５Ａではなく、第２クリーニング手段５Ｂによって回収されるので、リサイクルトナーとして用いた際に不具合を生じるトナーや異物をリサイクルトナー中に混在させることがない。
【００５０】
以下に、本実施形態に用いる部材の特性の詳細について説明する。
感光体１は、高品質の画像形成が低コストで行なわれる負帯電の有機光半導体のＯＰＣ等の有機感光体が使用される。感光体１は、上記有機感光体の他に、アモルファスシリコン感光体等も使用される。
上記アモルファスシリコン感光体は、表面硬度が高く半導体レーザ等の７７０ｎｍ乃至８００ｎｍの長波長光に高い感度を示し繰り返し使用による劣化も少なく耐久性に優れている。
【００５１】
感光体１は、特に、上記アモルファスシリコン感光体を使用する場合は、低温低湿時にヒータにより加熱され、放電生成物が水分を吸収しないようにして、放電生成物が付着して低抵抗化による画像ボケの異常画像の発生を防止するようになっている。
【００５２】
上記帯電手段２は、感光体１表面に接触あるいは非接触に配置された帯電ローラであり、直流電圧または直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが印加されて、感光体１を所定の極性、所定の電位に帯電させる。たとえば、負帯電の上記有機感光体は、マイナス極性に均一に帯電されている。上記帯電手段２は、電極ワイヤとグリッド電極からなるスコロトロン帯電装置を用いても良い。
【００５３】
書き込み装置３は、発光素子としてのＬＤ、又は、ＬＥＤを使用し、画像データに基づき、感光体１表面に光を照射することによって静電潜像を形成している。
【００５４】
現像装置４は、現像剤を保持するために内部に固定されたマグネットローラを備えた回転自在の現像剤担持体４Ａと現像剤を攪拌しながら搬送するための第１スクリュー４Ｂと第２スクリュー４Ｃとを備えている。なお、第１スクリュー４Ａと第２スクリュー４Ｂは、特に、両者２本共が必要というわけではなく、現像剤が上手く攪拌搬送できれば１本あるいは無くてもよい。
【００５５】
現像装置４で使用される現像剤は、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分磁気ブラシ現像を用いて説明しているが、キャリアを必要としない一成分現像の構成でも良い。上記現像剤担持体４Ａには、現像バイアス電源から電圧が印加される。
【００５６】
現像装置４に用いられるトナーは、体積平均粒径が３．０μｍ乃至５．０μｍである重合トナーが用いられる。
体積平均粒径が３．０μｍ乃至５．０μｍのトナーはきめ細かな高品質の画像を形成できるだけでなく、同じ色濃度を出すために必要な単位面積当たりトナー重量を大粒径のトナーに比べて低減することができ、省資源化に好適である。
【００５７】
また、トナーの円形度（円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ）を０．９７以上に球形化することにより、転写装置６における転写率を向上させることができ、画像品質の向上に寄与する。
【００５８】
小粒径トナーは、図５に示すように、大粒径トナーに比べて低い転写電流で転写が可能であり、転写時の放電による逆帯電トナーの発生や、逆転写を抑制するのに有利である。
【００５９】
ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色の画像をそれぞれ異なるステーションで形成して転写材または中間転写体上で画像を重ね合わせる四連タンデム画像形成装置でトナーリサイクルを行った場合、通常のトナーでは上流ステーションで転写材または中間転写体上に形成されたトナー像の一部が下流ステーションの像担持体に逆転写してしまい、異なる色のトナーがリサイクルトナーに混入し、混色によって色味が変化してしまう問題が生じるが、小粒径・球形トナーで単位面積当たりトナー重量を低減し、さらに転写電流を１５乃至２５μＡの値に抑えることによって逆転写を抑制すれば、混色を防止することが可能である。
【００６０】
小粒径かつ球形処理が容易に行なえる重合トナーは、重合法による製造方法として、主成分であるバインダー用樹脂の原料であるモノマーに、染料、顔料等の着色剤、帯電制御剤、ワックス等の離型剤等を混合分散させて重合性組成物とした後、この組成物を分散安定剤が含有される水系連続相に分散装置により分散させて微粒子の分散体とし、次いで、この分散体を反応容器中において重合開始剤の存在下で懸濁重合させて粒状物を得、この粒状物を分級装置により所望の粒径からなるトナー粒子を得る、いわゆる懸濁重合法による製法を使用している。
【００６１】
この他の製法による重合トナー、具体的にはバインダー樹脂の原料である重合性モノマーは溶解するがそのモノマーによって得られるバインダー樹脂は溶解しない液媒体を用い、その液媒体を高分子分散安定剤が溶解された溶液中で分散重合させてトナー粒子を得る、いわゆる分散重合法を用いた製法や、あるいは、水溶性極性重合開始剤の存在下で直接重合させてトナー粒子を生成するソープフリー重合法に代表される乳化重合法を用いた製法を適用することも可能である。トナーの重量当たり帯電量はバインダー樹脂、帯電制御剤、外添剤等によって制御され、またニ成分現像剤を用いる場合はキャリアとの組み合わせにより制御される。上記転写手段３のおける転写電流を低く抑えるためにはトナーの重量当たり帯電量を小さくすることが好ましく、より好適にはトナーの重量当たり帯電量の絶対値は１５乃至２５μＣ／ｇに調節される。
【００６２】
バインダー樹脂としては、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸２−エチルヘキシル、ポリアクリル酸ラウリル等のアクリル酸エステル重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸２−エチルヘキシル、ポリメタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステル重合体、スチレン系モノマーとアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリプロピオン酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリエチレン及びポリプロピレン等のエチレン系重合体及びその共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体等のスチレン系共重合体、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ゴム類、エポキシ類、ポリビニルブチラール、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂等を単独であるいは混合して用いることができる。更に、トナーの体積平均粒径が３．０μｍ乃至５．０μｍのものを用い、画像の解像度を向上させている。
【００６３】
体積平均粒径の測定方法は、以下の手順にて行う。まず、電解水溶液１００ｍｌ乃至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０．１ｍｌ乃至５ｍｌ加える。ここで、電解水溶液とは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２ｍｇ乃至２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１分間乃至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、トナーの体積平均粒径、個数平均粒径を求めることができる。チャンネルとしては、２．００μｍ乃至２．５２μｍ未満；２．５２μｍ乃至３．１７μｍ未満；３．１７μｍ乃至４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５μｍ乃至８．００μｍ未満；８．００μｍ乃至１０．０８μｍ未満；１０．０８μｍ乃至１２．７０μｍ未満；１２．７０μｍ乃至１６．００μｍ未満；１６．００μｍ乃至２０．２０μｍ未満；２０．２０μｍ乃至２５．４０μｍ未満；２５．４０μｍ乃至３２．００μｍ未満；３２．００μｍ乃至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。上記転写手段３の上記転写ローラ３ａは転写時に感光体１表面に所定の押圧力で接触し、電圧が印加されることにより感光体１と上記転写手段３の転写ローラとの間の転写ニップ部で、感光体１表面のトナー像を被転写体の転写紙または中間転写体に転写する。転写装置６には、転写ローラの他に、図示しないコロトロン、又は、転写ベルトなどを用いても良い。
【００６４】
図６は、有機感光体の一つとして用いられるアモルファスシリコン感光体の要部構成を示す断面図である。感光体１は、有機感光体の負帯電の有機光半導体のＯＰＣ等の感光体の他に、アモルファスシリコン感光体等が使用される。
図６（Ａ）〜（Ｄ）においてアモルファスシリコン感光体１（１ｂ）は、導電性の支持体１ｂ１を５０℃乃至４００℃に加熱し、上記支持体１ｂ１上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の成膜法により形成されて用いることができる。
なかでもプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、上記支持体１ｂ１上にａ−Ｓｉ堆積膜を形成する方法が好適なものとして用いられている。上記アモルファスシリコン感光体１ｂの層構成は、図６（Ａ）に示すように、上記支持体１ｂ１の上にａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層１ｂ２が設けられているものと、図６（Ｂ）に示すように、支持体１ｂ１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層１ｂ２と、アモルファスシリコン系の表面層１ｂ３とが設けられているものと、図６（Ｃ）に示すように、支持体１ｂ１の上にａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層１ｂ２と、アモルファスシリコン系の上記表面層１ｂ３と、アモルファスシリコン系の電荷注入阻止層１ｂ４とが設けられているものと、図６（Ｄ）に示すように、支持体１ｂ１の上にａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層１ｂ２と、光導電層１ｂ２はａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなる電荷発生層１ｂ２３ならびに電荷輸送層１ｂ２２とからなり、その上にアモルファスシリコン系の表面層１ｂ３が設けられているものがある。
【００６５】
アモルファスシリコン感光体１ｂの支持体１ｂ１としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性の支持体１ｂ１としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、及び、これらの合金、例えば、ステンレス等が挙げられる。又、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム、又は、シート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性の支持体１ｂ１の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理して用いることができる。
【００６６】
支持体１ｂ１の形状は、平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状、無端ベルト状であり、その厚さは、所望通りのアモルファスシリコン感光体１ｂを形成し得るように適宜決定するが、アモルファスシリコン感光体１ｂとしての可撓性が要求される場合には、支持体１ｂ１としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかし、支持体１ｂ１は、製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は１０μｍ以上である。
アモルファスシリコン感光体１ｂは、必要に応じて導電性の支持体１ｂ１と光導電層１ｂ２との間に、導電性の支持体１ｂ１側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層１ｂ４を設けるのがいっそう効果的である（図６（Ｃ）参照）。すなわち、電荷注入阻止層１ｂ４は、感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体１ｂ１側より光導電層１ｂ２に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層１ｂ４には伝導性を制御する原子を光導電層１ｂ２に比べ比較的多く含有させる。
【００６７】
電荷注入阻止層１ｂ４の層厚さは、所望の電子写真特性が得られること、及び、経済的効果等の点から好ましくは０．１μｍ乃至５．０μｍ、より好ましくは０．３μｍ乃至４．０μｍ、最適には０．５μｍ乃至３．０μｍである。光導電層１ｂ２は、必要に応じて上記下引き層１ｂ２１上に形成され、光導電層１ｂ２の層厚さは耐久性に優れ所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは１μｍ乃至１００μｍ、より好ましくは２０μｍ乃至５０μｍ、最適には２３μｍ乃至４５μｍである。上記電荷輸送層１ｂ２２は、上記光導電層１ｂ２を機能分離した場合の電荷を輸送する機能を主として奏する層である。
【００６８】
電荷輸送層１ｂ２２は、その構成要素として少なくともシリコン原子と炭素原子と弗素原子とを含み、必要であれば水素原子、酸素原子を含むａ−ＳｉＣ（Ｈ、Ｆ、Ｏ）からなり、所望の光導電特性、特に電荷保持特性，電荷発生特性および電荷輸送特性を有し、酸素原子を含有することが特に好ましい。
【００６９】
電荷輸送層１ｂ２２の層厚さは、所望の電子写真特性が得られること、及び、経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは５μｍ乃至５０μｍ、より好ましくは１０μｍ乃至４０μｍ、最適には２０μｍ乃至３０μｍである。
【００７０】
電荷発生層１ｂ２３は、光導電層１ｂ２を機能分離した場合の電荷を発生する機能を主として奏する層である。
電荷発生層１ｂ２３は、構成要素として少なくともシリコン原子を含み、実質的に炭素原子を含まず、必要であれば水素原子を含むａ−Ｓｉ：Ｈから成り、所望の光導電特性、特に電荷発生特性，電荷輸送特性を有する。
電荷発生層１ｂ２３の層厚さは、所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは０．５μｍ乃至１５．０μｍ、より好ましくは１μｍ乃至１０μｍ、最適には１μｍ乃至５μｍである。
【００７１】
アモルファスシリコン感光体１ｂは、必要に応じて、上述のようにして上記支持体１ｂ１上に形成された上記光導電層１ｂ２の上に、更に、アモルファスシリコン系の表面層１ｂ３を形成することが好ましい。
表面層１ｂ３は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
【００７２】
本発明における上記表面層１ｂ３の層厚さは、通常０．０１μｍ乃至３．００μｍ、好適には０．０５μｍ乃至２μｍ、最適には０．１μｍ乃至１．０μｍとされるのが望ましいものである。層厚さが０．０１μｍよりも薄いと使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、３．００μｍを超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。従って、感光体１の寿命と第１クリーニング手段５Ａ等の寿命をいずれも長くすることができ、形成したトナー画像を転写紙または中間転写体に転写した後の感光体１上のクリーニング不良の発生を防止して、回収されて再利用される回収トナーのクリーニング時に受けるハザードを低減して再利用するトナー画像形成時の異常画像の発生を防止して、耐久性に優れ小型で低コストで高品質の画像を形成する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明によるクリーニング装置を適用した画像形成装置の模式図である。
【図２】図１に示したクリーニング装置にリサイクル手段を加えた画像形成装置に模式図である。
【図３】本発明によるクリーニング装置の要部構成を説明するための模式図である。
【図４】図３に示した要部構成の変形例を説明するための模式図である。
【図５】図１に示した画像形成装置の現像装置に用いられるトナーの粒径と電気的特性の一つである転写電流への影響を説明するための線図である。
【図６】有機感光体の一つであるアモルファスシリコン感光体の組成の類別構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 感光体
２ 帯電装置
４ 現像装置
５ クリーニング装置
５Ａ 第１クリーニング手段
５Ａ１ クリーニングローラ
５Ａ２ スクレーパ
５Ａ３ 回収部
５Ａ４ バイアス電源
５Ｂ 第１クリーニング手段
５Ｂ１ ブラシローラ
５Ｃ 潤滑剤供給手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニング装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、リサイクルトナーを用いる際の不具合を解消する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に担持されている静電潜像が現像剤中に含まれるトナーにより可視像処理される。
【０００３】
現像剤には、一成分系現像剤と二成分系現像剤とがある。一成分系現像剤は、磁性または非磁性のトナーのみが用いられ、二成分系現像剤は、磁性キャリアとこれの表面に付着させた顔料を含むトナーとが用いられる。
【０００４】
現像剤の一つである二成分系現像剤は、磁石ローラを内蔵した現像スリーブ上でブラシ状に担持されて潜像担持体である感光体上の静電潜像と接触させることができ、接触したときに静電潜像に静電的にトナーが付着して静電潜像を可視像処理する。
【０００５】
静電潜像の可視像処理に用いられるトナーは、トナー樹脂の流動化粒子となるシリカやチタンが外添されており、これらの粒子は、感光体などの像担持体表面に薄層化して堆積する、いわゆるトナーフィルミングを起こすことがある。つまり、感光体は、帯電装置による放電などに曝されることで電気的なストレスを受けると表面層が損傷され、摩耗していく。このため、感光体の表面層にトナー側の流動化粒子が溜まりやすくなり、これがトナーフィルミングの原因となる。
【０００６】
トナーフィルミングが発生すると、感光体への書き込み光が遮られることになり、この結果として、画像情報に対応した静電潜像が形成されなくなるという不具合がある。
【０００７】
そこで、従来では、感光体の表面層に潤滑剤を塗布して感光体の表面層保護とクリーニング部材との接触時に発生する摩擦抵抗を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
一方、現像装置に使用される現像剤は一定濃度に維持されることが必要である。このため、トナーの消費量に応じて新たなトナーが補給される。
【０００９】
未使用のバージントナーのみが補給され続けると、古くなったトナーは廃棄されることが多い。このため、廃トナーによる環境への負荷増加等の問題が起こる。近年、イードルの向上や廃トナーが環境に与える負担を減少させるために、潜像担持体である感光体から転写後に残留してクリーニングされた余剰トナーを再度現像装置に供給してトナーをリサイクルすることが提案されている（例えば、特許文献２）。
【００１０】
しかし、リサイクルされて現像装置に帰還したリサイクルトナーは、バージントナーと違って物性が変化している場合がある。
つまり、リサイクルトナーは、外添されている粒子が剥がれていたり、トナー樹脂内に埋没していることがあり、これによって、新たに補給されるトナーとは流動性や帯電性などの物性が異なることがある。
【００１１】
しかも、感光体表面層に潤滑剤が塗布されている場合には、その潤滑剤がクリーニング工程において感光体の表面層から除去されて、同じクリーニング工程を経るリサイクルトナー中に混入することもあり、これによっても上述した物性が変化することになる。このため、再度、可視像処理にリサイクルトナーが用いられると、帯電性の変化によって帯電劣化している場合には飛散や感光体の地肌部への付着が起こり、周辺機器への汚損や画像の地肌汚れ、あるいは画像の一部が欠損するなどの不具合が発生する虞がある。
【００１２】
このようなリサイクルトナーの不具合を防止するための対策としては、物性低下を防止する目的で、少なくとも結着樹脂、着色剤、荷電制御剤を含有した粒子の着色微粒子の表面に、体積基準値５．０４μｍ以下の粒子割合が６０体積％以上、体積基準径２０．２μｍ以下の粒子割合が９０体積％以上である疎水性シリカを付着させてリサイクルトナーを構成する方法が提案されている（例えば、特許文献３）。
また、着色微粒子に添加する物質として、最大回折ピークの半値半幅が０．１〜０．４度であり、平均一次粒子径が１１〜２５ｎｍであるアナターゼ型酸化チタンを無機微粒子として用い、該アナターゼ型酸化チタンの表面を１０〜３０ｗｔ％のシランカップリング剤によりコートしたトナーが提案されている（例えば、特許文献４）。
さらに、母体トナーの帯電量を、外添剤を添加後のトナーの帯電量に近づけることにより、リサイクルトナーの外添剤が埋没や遊離した場合においても、帯電量の変動の少ないトナーを作製することも提案されている（例えば、特許文献５）。
【００１３】
【特許文献１】特開平１０−２５４２９５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８７１０号
【特許文献３】特開２０００−１２２３３９号
【特許文献４】特開２０００−１０３３５号
【特許文献５】特開２００２−２８８２８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
リサイクルトナーが上述したような不具合を生じる原因となる物性の劣化には、感光体に供給される潤滑剤が大きく影響する場合がある。
【００１５】
このため、感光体へ潤滑剤が供給されている限り、トナー側での外添処理を行ったとしても上述したトナーの飛散や地肌汚れを解消するには至らないのが現状である。そこで、感光体への潤滑剤供給を停止すると、感光体の表面層での摩耗およびトナーフィルミングが促進されてしまい、異常画像の発生を招く。
【００１６】
本発明の目的は、上記従来のクリーニング装置、特に、感光体などの像担持体表面に潤滑剤が供給される場合を対象として、リサイクルトナーとして転写後のトナーを用いる場合に、正常帯電のトナーとこれ以外の不良帯電トナーや異物とを分類して回収できるようにすることで、リサイクルトナー中に正常帯電でないトナーが存在することによるトナーの飛散や地肌汚れの発生を防止できる構成を備えたクリーニング装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的を達成するため、本発明は、次の構成よりなる。
（１）光導電性層表面に表面保護のための潤滑剤が供給される像担持体を対象として、該像担持体において現像装置から供給されるトナーにより可視像処理されたトナー像が転写された後、前記光導電性層上の残トナーを除去するクリーニング装置であって、
前記光導電性表面での残存トナーのうちで正常帯電の未転写トナーを回収して前記現像装置に帰還させる構成を備えた第１クリーニング手段と、前記光導電性層表面に前記潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とに加えて、前記光導電性層表面に残留する未転写トナー以外の残トナーおよび異物を回収してこれら残トナーおよび異物を廃棄部に移送する構成を備えた第２クリーニング手段を備えていることを特徴とするクリーニング装置。
（２）
前記第１，第２クリーニング手段は、前記像担持体の移動方向上流側および下流側にそれぞれ配置され、前記第１，第２のクリーニング手段との間には、前記潤滑剤の供給手段が配置されていることを特徴とする（１）に記載のクリーニング装置。
（３）前記第１クリーニング手段は、転写後の前記光導電性層表面に残存する未転写トナーを静電的に回収する静電クリーニング方式であり、前記第２クリーニング手段は、前記未転写トナー以外のトナーおよび異物を機械力を用いて剥離させる方式であることを特徴とする（１）または（２）に記載のクリーニング装置。
（４）前記第１クリーニング手段は、前記未転写トナーに対する静電作用がオン・オフ制御可能であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のクリーニング装置。
（５）前記第１クリーニング手段には、表面に導電部を備えたローラが用いられることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のクリーニング装置。
（６）前記第１クリーニング手段として用いられるローラは、表面に導電性のブラシ繊維を有するブラシローラであることを特徴とする（５）に記載のクリーニング装置。
（７）前記ブラシ繊維の太さが２乃至５デニールに設定されていることを特徴とする（６）に記載のクリーニング装置。
（８）前記第２クリーニング手段には、前記像担持体表面に当接可能なクリーニングブレードが用いられることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のクリーニング装置。
（９）（１）乃至（８）のいずれかに記載されたクリーニング装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
（１０）前記トナーとして、体積平均粒径が３．０乃至５．０μｍに設定されたものが用いられることを特徴とする（９）に記載の画像形成装置。
（１１）前記トナーの円形度が０．９７以上の球形とされていることを特徴とする（９）または（１０）に記載の画像形成装置。
（１２）前記トナーは、単位重量当たりの平均帯電量の絶対値が１５乃至２５μＣ／ｇであることを特徴とする（９）乃至（１１）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１３）前記転写後の前記第１クリーニング手段および第２クリーニング手段の動作態位として、転写のために設定される転写バイアスを「ゼロ」の状態に設定するとともに該第１クリーニング手段による静電クリーニングを停止することで、前記第２クリーニング手段によるトナーおよび異物を回収する態位が設定されていることを特徴とする（９）に記載の画像形成装置。
（１４）前記転写後の前記第１クリーニング手段の動作態位として、転写のために設定される転写バイアスを「ゼロ」の状態に設定することで、該第１クリーニング手段による静電クリーニングを実行し、未転写トナーを静電的に回収する態位が設定されていることを特徴とする（９）に記載の画像形成装置。
（１５）前記転写に用いられる転写バイアスとして、１５乃至２５μＡの定電流が設定されていることを特徴とする（９）乃至（１４）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１６）前記像担持体が複数の色画像を形成可能な複数の画像形成ステーションに設けられ、該画像形成ステーションが前記色画像の転写体の展張方向に並置されたタンデム方式に構成されていることを特徴とする（９）乃至（１５）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１７）前記画像形成ステーションに含まれる像担持体およびこれに対する画像形成処理を実行する少なくとも現像装置およびクリーニング装置が纏めてプロセスカートリッジに配置され、該クリーニング装置には、第１，第２クリーニング手段および潤滑剤の供給手段が装備されていることを特徴とする（９）乃至（１６）のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、未転写トナーを回収する第１クリーニング手段と、潤滑剤が供給された後に未転写トナー以外のトナー、いわゆる、正常帯電していないトナーや異物を回収する第２クリーニング手段とを用いることにより、正常帯電しているトナーはリサイクルトナーとして回収され、帯電量が異常なトナーや遊離添加剤、さらには紙粉や余分な潤滑剤や汚染物が第２クリーニング手段により回収できる。
これによって、帯電特性や外添剤の埋没などがない正常なトナーがリサイクルトナーとして用いられ、これ以外のトナー、つまり、帯電特性が劣化していたり外添剤が埋没したりして流動性が悪化しているようなトナー、さらには余分な潤滑剤や異物が確実に像担持体上から除去されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明によるクリーニング装置が適用される画像形成装置の構成を示す模式図である。
同図において画像形成装置１００は、矢印Ａで示す方向に回転可能な像担持体としての感光体１を備えている。
【００２０】
感光体１の周囲には、感光体１の回転方向に沿って画像形成処理を実行するための帯電装置２，書き込み装置３（図では、書き込み光路が符号Ｌで示されている）３，現像装置４およびクリーニング装置５が配置されている。これらの各装置は、図示しないケーシングで構成されたプロセスカートリッジに纏めて収容されており、このプロセスカートリッジは、多色画像形成時に用いられる中間転写体としてのベルトの展張方向に並置されるようになっている。
【００２１】
現像装置４を通過した感光体１と対向する位置には図示しない給紙装置から給送されてくる転写紙などの記録媒体Ｓを挟持搬送しながら感光体１上のトナー像を転写する転写装置６が配置されている。
【００２２】
感光体１は、帯電装置２により一様な帯電を受けると、書き込み装置３を介して画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００２３】
感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置４から供給される現像剤中のトナーにより可視像処理されてトナー像として形成され、そのトナー像が給紙装置から繰り出された記録媒体Ｓに対して転写装置６によって転写される。
【００２４】
転写を終えた記録媒体Ｓは、図示しない定着装置に搬送されてトナー像が、熱と圧力により融解・浸透して定着される。
【００２５】
一方、転写後の感光体１は、クリーニング装置５により残留物を除去され、帯電装置２により帯電を受けて再度の画像形成に備えられる。
【００２６】
以上のような構成において、本実施形態の特徴について説明する。
本実施形態の特徴は、クリーニング装置５の構成にある。つまり、クリーニング装置５には、感光体１の回転方向（図１中、矢印Ａで示す方向）上流側に配置された第１クリーニング手段５Ａと、下流側に配置された該２クリーニング手段５Ｂとこれら各クリーニング手段５Ａ、５Ｂの間に配置されている潤滑剤供給手段５Ｃとが備えられている。
【００２７】
第１クリーニング手段５Ａは、感光体１の光導電性層表面に残る未転写トナーを除去する機能を有するクリーニングローラ５Ａ１と、クリーニングローラ５Ａ１に接触してこのクリーニングローラ５Ａ１に付着している未転写トナーを掻き取って剥落させるスクレーパ５Ａ２と、スクレーパ５Ａ２によってクリーニングローラ５Ａ１から剥落した未転写トナーを現像装置４に帰還させるリサイクル手段７（図２参照）の入り口である回収部５Ａ３とを備えている。
【００２８】
リサイクル手段７は、図２に示すように、第１クリーニング手段５Ａと現像装置４との間に接続された回収路を備えており、回収路の一方側が上述した第１クリーニング手段５Ａの回収部５Ａ３に接続され、他方側が現像装置４の第１，第２スクリュー４Ｂ，４Ｃの集合位置に接続されている。
【００２９】
リサイクル手段７においては、クリーニング装置５の第１クリーニング手段５Ａに設けられている回収部５Ａ３から気流搬送により未転写トナーを現像装置４に帰還させる。なお、気流搬送に代えて、回収路内に搬送スクリューなどを配置しても良い。
【００３０】
一方、第２クリーニング手段５Ｂは、ゴムなどの弾性体からなり、感光体１に当接するクリーニングブレード５Ｂ１が用いられている。
第１クリーニング手段５Ｂは、第１クリーニング手段５Ａとの間に配置されている潤滑剤供給手段５Ｃからの潤滑材の塗布厚を均す機能に加えて、感光体１上に残存する正常帯電以外のトナー、つまり不良帯電トナーや逆転写トナーさらには、トナーから遊離した外添剤や劣化潤滑剤を除去する機能を有している。なお、図１，図２において符号５Ｃ３は、第２クリーニング手段５Ｂによって回収されたトナーや潤滑剤およびその他の異物などの汚染物を図示しない廃トナー容器に向け搬送するトナー排出手段を示している。
【００３１】
潤滑剤供給手段５Ｃは、感光体１の表面保護および低摩擦化を機能として備えたものであり、ステアリン酸などの固形潤滑剤５Ｃ１と、これに接触するとともに感光体１にも接触しながら回転可能なブラシローラなどが用いられる潤滑剤塗布部材５Ｃ２とを備えている。
【００３２】
潤滑剤供給手段５Ｃでは、潤滑剤塗布部材５Ｃ２の回転により固形潤滑剤５Ｃ１が削り取られると、削り取られた潤滑剤粉末が感光体１に塗布される。
【００３３】
感光体１に塗布された潤滑剤粉末は上述した第２クリーニング手段５Ｂによって層厚を均される。
【００３４】
図１および図２において、クリーニング手段５の第１クリーニング手段５Ａに装備されているクリーニングローラ５Ａ１は、感光体１に残存している未転写トナー、つまり、帯電特性の劣化していないトナーを静電的に回収する静電クリーニング手段であり、その構成は次の通りである。
図３は、クリーニングローラ５Ａ１を用いる場合の構成を示しており、同図においてクリーニングローラ５Ａ１は、芯金を中心にポリウレタンゴム、シリコンゴム、ブラジエンゴム等の弾性材料にカーボンブラック、チタン、アルミニウム等の金属の酸化物やイオン導電剤等からなる導電性微粒子を分散させた弾性導電層を有している。
クリーニングローラ５Ａ１の表面には、感光体１への表面のピンホールによるバイアス電流のリークを防止するために中抵抗層を設けている。
中抵抗層には、クリーニングローラ５Ａ１の表面での汚れを防止するために、場合によって、体積抵抗率が１０６（Ωｃｍ）〜１０１２（Ωｃｍ）となるように調整した表面保護層が設けられる。
【００３５】
第１クリーニング手段５Ａにおけるクリーニングローラ５Ａ１は、感光体１の回転方向に対して順方向に所定の周速度を以て矢印(図２において符号Ｃで示す矢印)で示す方向に回転駆動されるようになっている。
【００３６】
クリーニングローラ５Ａ１には、感光体１に残存する未転写トナーを静電的に吸着するための構成として、芯金にバイアス電源５Ａ４が接続されており、バイアス電源５Ａ４からクリーニングバイアスが印加されている。この場合のクリーニングバイアスの極性は、感光体１上の未転写トナーの極性と逆極性でしかも未転写トナーの帯電電位に相当させてある。なお、未転写トナーの一部は転写装置６からの放電の影響で弱帯電や逆帯電となっているため、静電クリーニング位置の上流側に、未転写トナーの極性を揃えるための極性制御を行い、正常帯電トナーの含有比率を高めておくことも可能である。
【００３７】
これにより、感光体１に残存する未転写トナーは、クリーニングローラ５Ａ１によって静電的に吸着され、クリーニングローラ５Ａ１の回転により感光体１から遠ざけられて回収される。
【００３８】
回収された未転写トナーは、スクレーパ５Ａ２によってクリーニングローラ５Ａ１から剥落され、回収部５Ａ３およびリサイクル手段７の回収路を介して現像装置４に帰還される。この結果、感光体１上に残存するトナーやその他の異物のうちで、帯電特性が正常な状態にある未転写トナーが対象として回収されることになり、特に、このトナーとして、小粒径、球形トナーが用いられた場合でも、静電的に回収することが可能となる。
なお、上述した極性制御には、非接触のワイヤによる放電や、接触式のブラシやゴムブレードを用いることができる。
【００３９】
ところで、クリーニングローラ５Ａ１は、図示しないスイッチなどによってバイアス印加に関するオン・オフ制御が行えるようになっている。これにより、バイアス印加が行われない場合には静電クリーニングの機能を停止する態位が設定される。
【００４０】
このようなバイアス印加のオン・オフ制御は、現像装置４内のトナー濃度、補給トナー中に占めるリサイクルトナーの割合、一定期間におけるトナー消費量、温湿度環境、形成したトナー画像の色濃度、前回の印刷時からの時間、ユーザの使用履歴等の情報に基づいて行われる。つまり、バイアス電源５Ａ４からのバイアス印加が停止された場合には、第１クリーニング手段５Ａでの静電クリーニングは行われず、このときに設定される転写装置６でのバイアス電流を「ゼロ」に設定することで、感光体１上から転写材などの記録媒体や複数色の画像形成に用いられる中間転写体への転写を行わないようにして感光体１でのほとんど全てのトナーが未転写トナーとして残される。このような未転写トナーは、後述する第２クリーニング手段５Ｂによって全てが回収される。このようにバイアス印加を停止し、かつ転写バイアスの影響をなくした場合には、感光体１の未転写トナーの排出モードが実行されることになる。
【００４１】
一方、バイアス印加をオンした状態において上述した場合と同様に、転写装置６でのバイアス電流を「ゼロ」に設定することで、感光体１から転写材などの記録媒体や複数色の画像形成に用いられる中間転写体への転写を行わないようにすると、第１クリーニング手段５Ａでの静電クリーニングが実行される。これにより、感光体１上の未転写トナーが第１クリーニング手段５Ａにより回収される。この回収された未転写トナーは、前述したように、リサイクル手段７を介して現像装置４に戻される。このように、バイアス印加制御において、転写バイアスの影響をなくした場合には、未転写トナーの循環モードが実行されることになる。
【００４２】
以上のような排出および循環モードの選択は、例えば、現像装置４内のトナーが長時間の攪拌などにより劣化していると判断した場合に排出モードが選択され、現像装置４内のトナーがこれから長時間の攪拌などにより劣化するのを防止する必要が認められた場合に循環モードが選択される。循環モードの選択は、現像装置４内で攪拌するトナーの総量を増やし、トナー劣化の速度を低下させることを目的としている。
【００４３】
図３に示したクリーニングローラ５Ａ１は、ローラ形式とすることに限らない。
図４は、クリーニングローラ（便宜上、符号５Ａ１’で示す）として、芯金の外周面に多数のブラシ繊維を設けたブラシローラを用いた場合を示している。
【００４４】
詳しくは、電極を兼ねる直径１４ｍｍの金属製の芯金に、ブラシ部として導電性レーヨン繊維をパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付けて、ロールブラシとしたものである。上記ブラシ部のブラシの材質は、ユニチカ（株）製のＲＥＣ−Ｂ、ＲＥＣ−Ｃ、ＲＥＣ−Ｍ１、ＲＥＣ−Ｍ１０、更に、東レ（株）製のＳＡ−７、日本蚕毛（株）製のサンダーロン、カネボウ（株）製のベルトロン、クラレ（株）のクラカーボ、レーヨンにカーボンを分散したもの、三菱レーヨン（株）製のローバル等が使用され、一本が２乃至５デニールで、感光体１上の潤滑剤を物理的に除去してしまうことを抑制しつつ、静電的にトナーのみを感光体１上から除去し、リサイクルトナー中への潤滑剤の混入を阻止することができる。密度は１０フィラメント／束〜１００フィラメント／束、８０本／ｍｍ〜６００本／ｍｍの密度が好ましい。毛足は１ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
【００４５】
第１クリーニング手段５Ａに用いられるブラシローラ５Ａ１’は、図３に示したクリーニングローラ５Ａ１と同様に、感光体１の回転方向と順方向（図２において矢印Ｃで示す方向）に回転駆動される。
【００４６】
芯金にはバイアス電源５Ａ４が接続されており、バイアス電源５Ａ３から第１クリーニング手段５Ａのブラシローラ５Ａ１’にクリーニングバイアスが印加されると、感光体１上の残留トナーが静電的な力により、第１クリーニング手段５Ａのブラシローラ５Ａ１’側へと引き寄せられ、第１クリーニング手段５Ａのブラシローラ５Ａ１’が回転することによりクリーニングが行なえるようになっている。
【００４７】
この場合にも静電的な力でクリーニングするため、正常帯電しているトナーのみを選択的にクリーニングすることができ、また、それが小粒径・球形トナーであっても容易にクリーニングすることができる。そして、クリーニングブラシ５Ａ１’に付着したトナーは、クリーニングブラシ５Ａ１’の表面に接触するスクレーパ５Ａ２により掻き落とされ、トナーリサイクル手段７によって現像装置４に向けて搬送され、再利用される。
【００４８】
ここで、スクレーパ５Ａ２の代わりに、図示しないが、バイアスを印加されたトナー回収ローラを上記クリーニングブラシ５Ａ１’に当接させ、静電気力でトナーをクリーニングブラシ５Ａ１’から回収し、トナー回収ローラにスクレーパやゴムブレードを当接させてトナーを掻き落としても良い。その場合、上記クリーニングブラシ５Ａ１’から、より効率的にトナーを除去することができ、上記クリーニングブラシ５Ａ１’のクリーニング力を低下させることなく感光体１のクリーニングが可能となる。また、ブラシローラ５Ａ１’へのバイアス印加の方法としては、芯金に代えて、ブラシ繊維の外方から放電によるバイアス印加を行うことも可能である。
【００４９】
以上のような構成のクリーニング装置においては、リサイクルトナーとしての特性を維持している未転写トナーが第１クリーニング手段５Ａによって静電クリーニングされて回収され、現像装置４に向け戻されるので、感光体１上に残存する未転写トナーをリサイクルトナーとして用いる際の帯電特性が劣化したものを用いることがない。これにより、リサイクルトナーの中に、帯電量が不足していることが原因して周辺部への飛散や地肌部への転移による汚損を防止することができる。
しかも、感光体１上に残存する未転写トナーのうちで、正常帯電していないものやその他の異物が第１クリーニング手段５Ａではなく、第２クリーニング手段５Ｂによって回収されるので、リサイクルトナーとして用いた際に不具合を生じるトナーや異物をリサイクルトナー中に混在させることがない。
【００５０】
以下に、本実施形態に用いる部材の特性の詳細について説明する。
感光体１は、高品質の画像形成が低コストで行なわれる負帯電の有機光半導体のＯＰＣ等の有機感光体が使用される。感光体１は、上記有機感光体の他に、アモルファスシリコン感光体等も使用される。
上記アモルファスシリコン感光体は、表面硬度が高く半導体レーザ等の７７０ｎｍ乃至８００ｎｍの長波長光に高い感度を示し繰り返し使用による劣化も少なく耐久性に優れている。
【００５１】
感光体１は、特に、上記アモルファスシリコン感光体を使用する場合は、低温低湿時にヒータにより加熱され、放電生成物が水分を吸収しないようにして、放電生成物が付着して低抵抗化による画像ボケの異常画像の発生を防止するようになっている。
【００５２】
上記帯電手段２は、感光体１表面に接触あるいは非接触に配置された帯電ローラであり、直流電圧または直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが印加されて、感光体１を所定の極性、所定の電位に帯電させる。たとえば、負帯電の上記有機感光体は、マイナス極性に均一に帯電されている。上記帯電手段２は、電極ワイヤとグリッド電極からなるスコロトロン帯電装置を用いても良い。
【００５３】
書き込み装置３は、発光素子としてのＬＤ、又は、ＬＥＤを使用し、画像データに基づき、感光体１表面に光を照射することによって静電潜像を形成している。
【００５４】
現像装置４は、現像剤を保持するために内部に固定されたマグネットローラを備えた回転自在の現像剤担持体４Ａと現像剤を攪拌しながら搬送するための第１スクリュー４Ｂと第２スクリュー４Ｃとを備えている。なお、第１スクリュー４Ａと第２スクリュー４Ｂは、特に、両者２本共が必要というわけではなく、現像剤が上手く攪拌搬送できれば１本あるいは無くてもよい。
【００５５】
現像装置４で使用される現像剤は、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分磁気ブラシ現像を用いて説明しているが、キャリアを必要としない一成分現像の構成でも良い。上記現像剤担持体４Ａには、現像バイアス電源から電圧が印加される。
【００５６】
現像装置４に用いられるトナーは、体積平均粒径が３．０μｍ乃至５．０μｍである重合トナーが用いられる。
体積平均粒径が３．０μｍ乃至５．０μｍのトナーはきめ細かな高品質の画像を形成できるだけでなく、同じ色濃度を出すために必要な単位面積当たりトナー重量を大粒径のトナーに比べて低減することができ、省資源化に好適である。
【００５７】
また、トナーの円形度（円形度＝粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長／粒子投影像の輪郭長さ）を０．９７以上に球形化することにより、転写装置６における転写率を向上させることができ、画像品質の向上に寄与する。
【００５８】
小粒径トナーは、図５に示すように、大粒径トナーに比べて低い転写電流で転写が可能であり、転写時の放電による逆帯電トナーの発生や、逆転写を抑制するのに有利である。
【００５９】
ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色の画像をそれぞれ異なるステーションで形成して転写材または中間転写体上で画像を重ね合わせる四連タンデム画像形成装置でトナーリサイクルを行った場合、通常のトナーでは上流ステーションで転写材または中間転写体上に形成されたトナー像の一部が下流ステーションの像担持体に逆転写してしまい、異なる色のトナーがリサイクルトナーに混入し、混色によって色味が変化してしまう問題が生じるが、小粒径・球形トナーで単位面積当たりトナー重量を低減し、さらに転写電流を１５乃至２５μＡの値に抑えることによって逆転写を抑制すれば、混色を防止することが可能である。
【００６０】
小粒径かつ球形処理が容易に行なえる重合トナーは、重合法による製造方法として、主成分であるバインダー用樹脂の原料であるモノマーに、染料、顔料等の着色剤、帯電制御剤、ワックス等の離型剤等を混合分散させて重合性組成物とした後、この組成物を分散安定剤が含有される水系連続相に分散装置により分散させて微粒子の分散体とし、次いで、この分散体を反応容器中において重合開始剤の存在下で懸濁重合させて粒状物を得、この粒状物を分級装置により所望の粒径からなるトナー粒子を得る、いわゆる懸濁重合法による製法を使用している。
【００６１】
この他の製法による重合トナー、具体的にはバインダー樹脂の原料である重合性モノマーは溶解するがそのモノマーによって得られるバインダー樹脂は溶解しない液媒体を用い、その液媒体を高分子分散安定剤が溶解された溶液中で分散重合させてトナー粒子を得る、いわゆる分散重合法を用いた製法や、あるいは、水溶性極性重合開始剤の存在下で直接重合させてトナー粒子を生成するソープフリー重合法に代表される乳化重合法を用いた製法を適用することも可能である。トナーの重量当たり帯電量はバインダー樹脂、帯電制御剤、外添剤等によって制御され、またニ成分現像剤を用いる場合はキャリアとの組み合わせにより制御される。上記転写手段３のおける転写電流を低く抑えるためにはトナーの重量当たり帯電量を小さくすることが好ましく、より好適にはトナーの重量当たり帯電量の絶対値は１５乃至２５μＣ／ｇに調節される。
【００６２】
バインダー樹脂としては、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸２−エチルヘキシル、ポリアクリル酸ラウリル等のアクリル酸エステル重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸２−エチルヘキシル、ポリメタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステル重合体、スチレン系モノマーとアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリプロピオン酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリエチレン及びポリプロピレン等のエチレン系重合体及びその共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体等のスチレン系共重合体、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ゴム類、エポキシ類、ポリビニルブチラール、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂等を単独であるいは混合して用いることができる。更に、トナーの体積平均粒径が３．０μｍ乃至５．０μｍのものを用い、画像の解像度を向上させている。
【００６３】
体積平均粒径の測定方法は、以下の手順にて行う。まず、電解水溶液１００ｍｌ乃至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０．１ｍｌ乃至５ｍｌ加える。ここで、電解水溶液とは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２ｍｇ乃至２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１分間乃至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、トナーの体積平均粒径、個数平均粒径を求めることができる。チャンネルとしては、２．００μｍ乃至２．５２μｍ未満；２．５２μｍ乃至３．１７μｍ未満；３．１７μｍ乃至４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５μｍ乃至８．００μｍ未満；８．００μｍ乃至１０．０８μｍ未満；１０．０８μｍ乃至１２．７０μｍ未満；１２．７０μｍ乃至１６．００μｍ未満；１６．００μｍ乃至２０．２０μｍ未満；２０．２０μｍ乃至２５．４０μｍ未満；２５．４０μｍ乃至３２．００μｍ未満；３２．００μｍ乃至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。上記転写手段３の上記転写ローラ３ａは転写時に感光体１表面に所定の押圧力で接触し、電圧が印加されることにより感光体１と上記転写手段３の転写ローラとの間の転写ニップ部で、感光体１表面のトナー像を被転写体の転写紙または中間転写体に転写する。転写装置６には、転写ローラの他に、図示しないコロトロン、又は、転写ベルトなどを用いても良い。
【００６４】
図６は、有機感光体の一つとして用いられるアモルファスシリコン感光体の要部構成を示す断面図である。感光体１は、有機感光体の負帯電の有機光半導体のＯＰＣ等の感光体の他に、アモルファスシリコン感光体等が使用される。
図６（Ａ）〜（Ｄ）においてアモルファスシリコン感光体１（１ｂ）は、導電性の支持体１ｂ１を５０℃乃至４００℃に加熱し、上記支持体１ｂ１上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の成膜法により形成されて用いることができる。
なかでもプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、上記支持体１ｂ１上にａ−Ｓｉ堆積膜を形成する方法が好適なものとして用いられている。上記アモルファスシリコン感光体１ｂの層構成は、図６（Ａ）に示すように、上記支持体１ｂ１の上にａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層１ｂ２が設けられているものと、図６（Ｂ）に示すように、支持体１ｂ１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層１ｂ２と、アモルファスシリコン系の表面層１ｂ３とが設けられているものと、図６（Ｃ）に示すように、支持体１ｂ１の上にａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層１ｂ２と、アモルファスシリコン系の上記表面層１ｂ３と、アモルファスシリコン系の電荷注入阻止層１ｂ４とが設けられているものと、図６（Ｄ）に示すように、支持体１ｂ１の上にａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層１ｂ２と、光導電層１ｂ２はａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなる電荷発生層１ｂ２３ならびに電荷輸送層１ｂ２２とからなり、その上にアモルファスシリコン系の表面層１ｂ３が設けられているものがある。
【００６５】
アモルファスシリコン感光体１ｂの支持体１ｂ１としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性の支持体１ｂ１としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、及び、これらの合金、例えば、ステンレス等が挙げられる。又、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム、又は、シート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性の支持体１ｂ１の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理して用いることができる。
【００６６】
支持体１ｂ１の形状は、平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状、無端ベルト状であり、その厚さは、所望通りのアモルファスシリコン感光体１ｂを形成し得るように適宜決定するが、アモルファスシリコン感光体１ｂとしての可撓性が要求される場合には、支持体１ｂ１としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかし、支持体１ｂ１は、製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は１０μｍ以上である。
アモルファスシリコン感光体１ｂは、必要に応じて導電性の支持体１ｂ１と光導電層１ｂ２との間に、導電性の支持体１ｂ１側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層１ｂ４を設けるのがいっそう効果的である（図６（Ｃ）参照）。すなわち、電荷注入阻止層１ｂ４は、感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体１ｂ１側より光導電層１ｂ２に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層１ｂ４には伝導性を制御する原子を光導電層１ｂ２に比べ比較的多く含有させる。
【００６７】
電荷注入阻止層１ｂ４の層厚さは、所望の電子写真特性が得られること、及び、経済的効果等の点から好ましくは０．１μｍ乃至５．０μｍ、より好ましくは０．３μｍ乃至４．０μｍ、最適には０．５μｍ乃至３．０μｍである。光導電層１ｂ２は、必要に応じて上記下引き層１ｂ２１上に形成され、光導電層１ｂ２の層厚さは耐久性に優れ所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは１μｍ乃至１００μｍ、より好ましくは２０μｍ乃至５０μｍ、最適には２３μｍ乃至４５μｍである。上記電荷輸送層１ｂ２２は、上記光導電層１ｂ２を機能分離した場合の電荷を輸送する機能を主として奏する層である。
【００６８】
電荷輸送層１ｂ２２は、その構成要素として少なくともシリコン原子と炭素原子と弗素原子とを含み、必要であれば水素原子、酸素原子を含むａ−ＳｉＣ（Ｈ、Ｆ、Ｏ）からなり、所望の光導電特性、特に電荷保持特性，電荷発生特性および電荷輸送特性を有し、酸素原子を含有することが特に好ましい。
【００６９】
電荷輸送層１ｂ２２の層厚さは、所望の電子写真特性が得られること、及び、経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは５μｍ乃至５０μｍ、より好ましくは１０μｍ乃至４０μｍ、最適には２０μｍ乃至３０μｍである。
【００７０】
電荷発生層１ｂ２３は、光導電層１ｂ２を機能分離した場合の電荷を発生する機能を主として奏する層である。
電荷発生層１ｂ２３は、構成要素として少なくともシリコン原子を含み、実質的に炭素原子を含まず、必要であれば水素原子を含むａ−Ｓｉ：Ｈから成り、所望の光導電特性、特に電荷発生特性，電荷輸送特性を有する。
電荷発生層１ｂ２３の層厚さは、所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは０．５μｍ乃至１５．０μｍ、より好ましくは１μｍ乃至１０μｍ、最適には１μｍ乃至５μｍである。
【００７１】
アモルファスシリコン感光体１ｂは、必要に応じて、上述のようにして上記支持体１ｂ１上に形成された上記光導電層１ｂ２の上に、更に、アモルファスシリコン系の表面層１ｂ３を形成することが好ましい。
表面層１ｂ３は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
【００７２】
本発明における上記表面層１ｂ３の層厚さは、通常０．０１μｍ乃至３．００μｍ、好適には０．０５μｍ乃至２μｍ、最適には０．１μｍ乃至１．０μｍとされるのが望ましいものである。層厚さが０．０１μｍよりも薄いと使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、３．００μｍを超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。従って、感光体１の寿命と第１クリーニング手段５Ａ等の寿命をいずれも長くすることができ、形成したトナー画像を転写紙または中間転写体に転写した後の感光体１上のクリーニング不良の発生を防止して、回収されて再利用される回収トナーのクリーニング時に受けるハザードを低減して再利用するトナー画像形成時の異常画像の発生を防止して、耐久性に優れ小型で低コストで高品質の画像を形成する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明によるクリーニング装置を適用した画像形成装置の模式図である。
【図２】図１に示したクリーニング装置にリサイクル手段を加えた画像形成装置に模式図である。
【図３】本発明によるクリーニング装置の要部構成を説明するための模式図である。
【図４】図３に示した要部構成の変形例を説明するための模式図である。
【図５】図１に示した画像形成装置の現像装置に用いられるトナーの粒径と電気的特性の一つである転写電流への影響を説明するための線図である。
【図６】有機感光体の一つであるアモルファスシリコン感光体の組成の類別構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 感光体
２ 帯電装置
４ 現像装置
５ クリーニング装置
５Ａ 第１クリーニング手段
５Ａ１ クリーニングローラ
５Ａ２ スクレーパ
５Ａ３ 回収部
５Ａ４ バイアス電源
５Ｂ 第１クリーニング手段
５Ｂ１ ブラシローラ
５Ｃ 潤滑剤供給手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導電性層表面に表面保護のための潤滑剤が供給される像担持体を対象として、該像担持体において現像装置から供給されるトナーにより可視像処理されたトナー像が転写された後、前記光導電性層上の残トナーを除去するクリーニング装置であって、
前記光導電性表面での残存トナーのうちで正常帯電の未転写トナーを回収して前記現像装置に帰還させる構成を備えた第１クリーニング手段と、前記光導電性層表面に前記潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とに加えて、前記光導電性層表面に残留する未転写トナー以外の残トナーおよび異物を回収してこれら残トナーおよび異物を廃棄部に移送する構成を備えた第２クリーニング手段を備えていることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記第１，第２クリーニング手段は、前記像担持体の移動方向上流側および下流側にそれぞれ配置され、前記第１，第２のクリーニング手段との間には、前記潤滑剤の供給手段が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記第１クリーニング手段は、転写後の前記光導電性層表面に残存する未転写トナーを静電的に回収する静電クリーニング方式であり、前記第２クリーニング手段は、前記未転写トナー以外のトナーおよび異物を機械力を用いて剥離させる方式であることを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記第１クリーニング手段は、前記未転写トナーに対する静電作用がオン・オフ制御可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記第１クリーニング手段には、表面に導電部を備えたローラが用いられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記第１クリーニング手段として用いられるローラは、表面に導電性のブラシ繊維を有するブラシローラであることを特徴とする請求項５に記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記ブラシ繊維の太さが２乃至５デニールに設定されていることを特徴とする請求項６に記載のクリーニング装置。
【請求項８】
前記第２クリーニング手段には、前記像担持体表面に当接可能なクリーニングブレードが用いられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載されたクリーニング装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記トナーとして、体積平均粒径が３．０乃至５．０μｍに設定されたものが用いられることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記トナーの円形度が０．９７以上の球形とされていることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記トナーは、単位重量当たりの平均帯電量の絶対値が１５乃至２５μＣ／ｇであることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記転写後の前記第１クリーニング手段および第２クリーニング手段の動作態位として、転写のために設定される転写バイアスを「ゼロ」の状態に設定するとともに該第１クリーニング手段による静電クリーニングを停止することで、前記第２クリーニング手段によるトナーおよび異物を回収する態位が設定されていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記転写後の前記第１クリーニング手段の動作態位として、転写のために設定される転写バイアスを「ゼロ」の状態に設定することで、該第１クリーニング手段による静電クリーニングを実行し、未転写トナーを静電的に回収する態位が設定されていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記転写に用いられる転写バイアスとして、１５乃至２５μＡの定電流が設定されていることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記像担持体が複数の色画像を形成可能な複数の画像形成ステーションに設けられ、該画像形成ステーションが前記色画像の転写体の展張方向に並置されたタンデム方式に構成されていることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記画像形成ステーションに含まれる像担持体およびこれに対する画像形成処理を実行する少なくとも現像装置およびクリーニング装置が纏めてプロセスカートリッジに配置され、該クリーニング装置には、第１，第２クリーニング手段および潤滑剤の供給手段が装備されていることを特徴とする請求項９乃至１６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
光導電性層表面に表面保護のための潤滑剤が供給される像担持体を対象として、該像担持体において現像装置から供給されるトナーにより可視像処理されたトナー像が転写された後、前記光導電性層上の残トナーを除去するクリーニング装置であって、
前記光導電性表面での残存トナーのうちで正常帯電の未転写トナーを回収して前記現像装置に帰還させる構成を備えた第１クリーニング手段と、前記光導電性層表面に前記潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とに加えて、前記光導電性層表面に残留する未転写トナー以外の残トナーおよび異物を回収してこれら残トナーおよび異物を廃棄部に移送する構成を備えた第２クリーニング手段を備えていることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記第１，第２クリーニング手段は、前記像担持体の移動方向上流側および下流側にそれぞれ配置され、前記第１，第２のクリーニング手段との間には、前記潤滑剤の供給手段が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記第１クリーニング手段は、転写後の前記光導電性層表面に残存する未転写トナーを静電的に回収する静電クリーニング方式であり、前記第２クリーニング手段は、前記未転写トナー以外のトナーおよび異物を機械力を用いて剥離させる方式であることを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記第１クリーニング手段は、前記未転写トナーに対する静電作用がオン・オフ制御可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記第１クリーニング手段には、表面に導電部を備えたローラが用いられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記第１クリーニング手段として用いられるローラは、表面に導電性のブラシ繊維を有するブラシローラであることを特徴とする請求項５に記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記ブラシ繊維の太さが２乃至５デニールに設定されていることを特徴とする請求項６に記載のクリーニング装置。
【請求項８】
前記第２クリーニング手段には、前記像担持体表面に当接可能なクリーニングブレードが用いられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載されたクリーニング装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記トナーとして、体積平均粒径が３．０乃至５．０μｍに設定されたものが用いられることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記トナーの円形度が０．９７以上の球形とされていることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記トナーは、単位重量当たりの平均帯電量の絶対値が１５乃至２５μＣ／ｇであることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記転写後の前記第１クリーニング手段および第２クリーニング手段の動作態位として、転写のために設定される転写バイアスを「ゼロ」の状態に設定するとともに該第１クリーニング手段による静電クリーニングを停止することで、前記第２クリーニング手段によるトナーおよび異物を回収する態位が設定されていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記転写後の前記第１クリーニング手段の動作態位として、転写のために設定される転写バイアスを「ゼロ」の状態に設定することで、該第１クリーニング手段による静電クリーニングを実行し、未転写トナーを静電的に回収する態位が設定されていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記転写に用いられる転写バイアスとして、１５乃至２５μＡの定電流が設定されていることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記像担持体が複数の色画像を形成可能な複数の画像形成ステーションに設けられ、該画像形成ステーションが前記色画像の転写体の展張方向に並置されたタンデム方式に構成されていることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記画像形成ステーションに含まれる像担持体およびこれに対する画像形成処理を実行する少なくとも現像装置およびクリーニング装置が纏めてプロセスカートリッジに配置され、該クリーニング装置には、第１，第２クリーニング手段および潤滑剤の供給手段が装備されていることを特徴とする請求項９乃至１６のいずれかに記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−８９７９（Ｐ２０１０−８９７９Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７１６９６（Ｐ２００８−１７１６９６）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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