クリーニング装置
【課題】現像剤に含まれる研磨粒子が少なくても、ブラシローラに担持される研磨粒子を増して感光体から効率的に放電生成物を摺擦除去できるクリーニング装置を提供する。
【解決手段】クリーニング装置５は感光ドラム１にクリーニングブレード４５を当接させて転写残トナーを除去する。クリーニングブレード４５の上流側にファーブラシ５３を配置して、トナーに混合した研磨粒子を付着した状態で回転させ、感光ドラム表面を研磨して放電生成物を除去する。リサイクル手段（５１、５２）がブラシローラ（５３）から研磨粒子及びトナーを回収した後に研磨粒子を分離してブラシローラ（５３）に再付着させる。回収ローラ５１に当接して研磨粒子及びトナーを掻き取る回収ブレード５２を有し、回収ローラ５１の表面に、回収ローラの長手方向における十点平均粗さがトナーの平均粒径よりも小さく研磨粒子の平均粒径よりも大きい凹凸を形成している。
【解決手段】クリーニング装置５は感光ドラム１にクリーニングブレード４５を当接させて転写残トナーを除去する。クリーニングブレード４５の上流側にファーブラシ５３を配置して、トナーに混合した研磨粒子を付着した状態で回転させ、感光ドラム表面を研磨して放電生成物を除去する。リサイクル手段（５１、５２）がブラシローラ（５３）から研磨粒子及びトナーを回収した後に研磨粒子を分離してブラシローラ（５３）に再付着させる。回収ローラ５１に当接して研磨粒子及びトナーを掻き取る回収ブレード５２を有し、回収ローラ５１の表面に、回収ローラの長手方向における十点平均粗さがトナーの平均粒径よりも小さく研磨粒子の平均粒径よりも大きい凹凸を形成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨粒子を含むトナーを感光体表面から除去するクリーニング装置、詳しくは、トナーに含まれる研磨粒子が少なくても、感光体を研磨粒子で効率的に摺擦して放電生成物を除去できる構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体に形成したトナー像を直接的、又は中間転写体を介して間接的に記録材に転写して熱定着させる画像形成装置が広く用いられている。画像形成装置は、感光体の１回転のサイクルの中で、感光体表面の帯電、トナーを用いたトナー像の形成、トナー像の転写、転写後のクリーニングを行っている。そして、感光体の表面のクリーニングに関しては、回転する感光体に対してゴムブレードをカウンタ方向に当接させるクリーニングブレード方式が一般的である。
【０００３】
しかし、先端にトナーを担持したクリーニングブレードで連続的に摺擦を受けると、感光体の表面の感光層が摩耗するため、感光層の表面硬度を増して耐摩耗性を高めた感光体が実用化されている（特許文献１）。
【０００４】
しかし、耐摩耗性を高めた感光体では、クリーニングブレードで放電生成物を十分に除去できなくなるため、高湿度環境において、感光体の表面抵抗が低下して画像不良（画像流れ）が発生し易くなる。このため、クリーニングブレードの上流に高速回転するブラシローラを配置し、研磨粒子を含むトナーを担持したブラシローラで感光体を摺擦して、放電生成物を除去する提案がされている（特許文献２）。
【０００５】
特許文献３には、電圧を印加した導電性のブラシローラを感光体に摺擦させてトナーを除去する静電ブラシ方式のクリーニング装置が示される。ここでは、クリーニングブレードの上流側に高速回転するブラシローラが配置される。そして、感光体、ブラシローラ、金属ローラの順序に電位勾配を形成して、感光体から回収したトナーが順送りされ、金属ローラに移転したトナーは、金属ローラに当接する回収ブレードによって掻き取られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６６５２０号公報
【特許文献２】特開２００２−１８２５３６号公報
【特許文献３】特開２００７−１３２９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
感光層の表面硬度が増して感光体のさらなる長寿命化が実現された結果、特許文献２、３に示される既存のクリーニング装置では、放電生成物の除去がさらに困難になっている。また、単位時間当たりの画像形成枚数を増すために感光体の周速度が高められた結果、感光体に対するトナーの融着や樹脂皮膜汚れ（フィルミング）が発生し易くなっている。
【０００８】
そこで、従来よりも現像剤に含まれる研磨粒子の割合を増して、既存のクリーニング装置のクリーニング性能を高めて対処することが提案されたが、現像剤に含まれる研磨粒子が増えると、様々な弊害が発生することが判明した。すなわち、帯電ローラの表面汚れに伴う帯電性能の低下、転写ローラの表面汚れに伴う記録材のスリップ、現像装置内でのトナーの帯電性能の低下等である。
【０００９】
本発明は、現像剤に含まれる研磨粒子が少なくても、ブラシローラに担持される研磨粒子を増して感光体から効率的に放電生成物を摺擦除去できるクリーニング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のクリーニング装置は、回転して感光体を摺擦して感光体表面から研磨粒子及びトナーを除去するブラシローラを備えたクリーニング装置において、前記ブラシローラから研磨粒子及びトナーを回収した後に研磨粒子を分離して前記ブラシローラに再付着させるリサイクル手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のクリーニング装置では、ブラシローラから回収した研磨粒子及びトナーから研磨粒子を分離してブラシローラに再付着させる。このため、ブラシローラは、感光体から移転した以上の研磨粒子を保持して感光体を摺擦する。
【００１２】
従って、現像剤に含まれる研磨粒子が少なくても、ブラシローラに担持される研磨粒子を増して感光体から効率的に放電生成物を摺擦除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】クリーニング装置の構成の説明図である。
【図３】比較例のクリーニング装置の構成の説明図である。
【図４】回収ローラ表面の表面粗さの説明図である。
【図５】トナーの平均粒径と回収ローラ表面の表面粗さの関係の説明図である。
【図６】ファーブラシのファイバー径と回収ローラ表面の表面粗さの関係の説明図である。
【図７】実施例２のクリーニング装置の構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、一般的な金属ローラとゴムブレードの当接部よりも研磨粒子が回収ブレードをすり抜け易い限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１５】
従って、ブラシローラを用いて転写残トナーを感光体から除去するクリーニング装置であれば、どのようなクリーニング装置でも実施できる。研磨粒子を混合した現像剤を用いる画像形成装置に限らず、研磨粒子を現像装置、感光体、クリーニング装置等に直接注入する形式の画像形成装置でも実施できる。中間転写型、記録材搬送型、直接転写型、タンデム型、１ドラム型、フルカラー、モノクロ、一成分現像剤、二成分現像剤の区別なく、ブラシローラを用いたクリーニング装置が搭載される画像形成装置で実施できる。
【００１６】
なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置、クリーニング装置に関する一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００１７】
＜画像形成装置＞
電子写真プロセスを利用して画像形成を行う複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置は、基本的には、回転ドラム型を一般的とする電子写真感光体（感光体）を有する。また、感光体の面を所定の極性・電位に一様に帯電させる帯電手段と、感光体の帯電処理面に静電像を形成させる画像露光手段と、静電像をトナー像として現像する現像手段とを有する。さらに、感光体面から中間転写体又は記録材へ転写させる転写手段と、記録材側に転写させたトナー像を定着画像として定着処理させる定着手段とを有する。そして、トナー像転写後の感光体面から転写残トナーを除去して感光体面を清掃するクリーニング手段を有する。定着手段で定着処理された記録材が画像形成物（コピー、プリント）として排出され、クリーニング手段で清掃された感光体は繰り返して画像形成に供される。
【００１８】
図１は本発明の画像形成装置の構成の説明図である。
【００１９】
図１に示すように、画像形成装置１００は、感光ドラム１に形成したトナー像を、記録材Ｐに直接転写するモノクロプリンタである。感光ドラム１を囲んで、帯電ローラ２、露光装置９、現像装置３、転写ローラ４、クリーニング装置５、及び除電露光装置８が配設されている。除電露光装置８は、感光ドラム１の表面を線状に露光して、前回の画像形成の後に残った表面電位のばらつきを解消する。
【００２０】
帯電ローラ２は、回転する感光ドラム１に当接して従動回転し、電源Ｄ１から直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されることにより、感光ドラム１の表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置３は、画像データを展開した画像信号に応じてＯＮ−ＯＦＦ変調されたレーザービームを走査して、帯電した感光ドラム１の表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４は、現像スリーブ１５に帯電した二成分現像剤を担持して感光ドラム１に摺擦させ、感光ドラム１の露光部分にトナーを移転させて静電像をトナー像に現像する。
【００２１】
記録材カセット１０に収納された記録材Ｐは、分離ローラ１１で１枚ずつに分離してレジストローラ１２へ給送される。レジストローラ１２は、記録材Ｐを待機させて、感光ドラム１のトナー像にタイミングを合せて記録材Ｐを転写部Ｔ１へ送り出す。
【００２２】
転写ローラ４は、感光ドラム１に当接して転写部Ｔ１を形成する。転写ローラ４に正極性の直流電圧が印加されることで、感光ドラム１に担持されたトナー像が転写部Ｔ１を通過する記録材Ｐへ転写される。転写部Ｔ１でトナー像を転写された記録材Ｐは、定着装置６で加熱加圧を受けつつ挟持搬送されて表面に画像を定着される。
【００２３】
クリーニング装置５は、転写部Ｔ１を通過した感光ドラム１の表面に残留した転写残トナーを除去する。クリーニング装置５には、転写残トナーを排出するための搬送スクリュー４８が配設されており、回収トナーは、搬送スクリュー４８によって紙面と垂直に画像形成装置１００の背面側へ搬送され、回収容器４９に排出して回収される。このように構成することで、転写残トナーによってクリーニング装置５内が詰まるようなことがない。
【００２４】
＜感光ドラム＞
感光体には、有機半導体を主体とした有機感光体と無機半導体を主体とする無機感光体とがある。有機感光体は導電性の基板上に電荷注入阻止層、電荷発生層、電荷輸送層等から構成されるものが一般的である。さらに感光体の耐久性能を高めるために、最表層に、耐摩耗性に優れた材料を保護層として設ける場合がある。保護層が無い場合、感光体の耐久性能を高めるには電荷輸送層の膜厚を厚くする必要があり、膜厚を厚くすると解像度や濃度安定性が低下する。これに対して、保護層を設けると高画質化と高耐久化の両立が可能である。
【００２５】
無機感光体は、セレン、ＣｄＳ、α−Ｓｉなどの無機半導体を導電性基板上に形成したものであり、特にα−Ｓｉは耐摩耗性が高く毒性もないことから、耐久性能が求められる画像形成装置に用いられている。
【００２６】
感光ドラム１は、アルミドラム基体上に下引き層、正電荷注入防止層、電荷発生層、表面保護層の順に重ねて塗工された有機感光体である。表面保護層は、電子線硬化樹脂を用いて耐摩耗性を向上させている。耐摩耗性の高い感光ドラム１は、寿命の点で有利な反面、感光ドラム１の表面に吸着した放電生成物を除去しにくく、高湿度での起動時に画像流れが発生し易い。
【００２７】
＜帯電装置＞
感光体の表面を所定の極性・電位に一様に帯電させる帯電手段としてコロナ帯電方式又は接触帯電方式が一般的である。
【００２８】
コロナ帯電方式は、被帯電面に非接触に対向配設した金属線に高電圧を印加してコロナ放電を発生させ、放出される荷電粒子に被帯電面を曝して所定の極性・電位に帯電させる。コロナ帯電方式では、コロナ放電に伴う帯電に寄与しないオゾンその他の放電生成物が生成されて感光体に付着し易い。
【００２９】
接触帯電方式は、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性帯電部材（帯電部材）に所定の電圧を印加して、被帯電面に接触させることにより被帯電面を所定の極性・電位に帯電させる。接触帯電方式は、被帯電面と直接放電を行なうため、コロナ帯電方式に較べて低オゾン、低消費電力である。
【００３０】
帯電部材に対する帯電電圧の印加方式として、直流電圧のみを印加するＤＣ帯電方式と直流電圧に交流電圧を重畳して印加するＡＣ帯電方式とがある。ＤＣ帯電方式では印加した直流電圧値から放電閾値Ｖｔｈを差し引いた電圧に被帯電面が帯電されるが、環境変動等によって放電閾値Ｖｔｈが変動するため、被帯電面の電位を所望の値に安定させることが難しい。さらに、帯電部材の抵抗変化によって被帯電面の電位が変化し易く、画像濃度の変動が発生することがある。
【００３１】
画像形成装置１００では、ＡＣ帯電方式を採用しており、帯電ローラ２に対して、所望の暗部電位ＶＤに相当する直流電圧に放電閾値Ｖｔｈの２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐを持つＡＣ成分を重畳した振動電圧を印加している。これは、ＡＣ成分による帯電電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電面の電位はＡＣ成分のピークの中央であるＶＤに収束し、環境等の外乱に影響されにくい。しかし、ＡＣ成分による放電を伴って帯電を行うために、画像形成中、帯電ローラ２が感光ドラム１の表面に均等に塗布するように、放電生成物が感光ドラム１に付着する。
【００３２】
＜現像装置＞
現像装置４は、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した現像容器１９内の二成分現像剤を攪拌スクリュー２１、２２で攪拌して、非磁性トナーを負極性に磁性キャリアを正極性に帯電させる。固定磁極のマグネット１４の周囲で回転する現像スリーブ１５は、規制ブレード１８によって層厚を規制された二成分現像剤を担持して穂立ち状態で感光ドラム１に摺擦させる。直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を電源Ｄ２から現像スリーブ１５へ印加されることで、相対的に正極性となった感光ドラム１の露光部分にトナーが移転して、静電像が反転現像される。
【００３３】
現像スリーブ１５は直径２４ｍｍ、感光ドラム１は直径８０ｍｍ、現像スリーブ１５と感光ドラム１とは３００μｍの対向間隔で対向して現像部を形成する。現像スリーブ１５は３００ｍｍ／ｓｅｃ、感光ドラム１は１５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度でウイズ方向に回転している。感光ドラム１の帯電電位（暗部電位ＶＤ）は−６５０Ｖ、露光された明部電位は−２００Ｖである。現像スリーブ１５に印加される振動電圧は、−５００Ｖの直流電圧Ｖｄｃに、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２ｋＶ、周波数２ｋＨｚの方形波の交流電圧を重畳している。
【００３４】
二成分現像剤は、体積平均粒径が８μｍの非磁性トナー（トナー）と体積平均粒径が５０μｍの磁性キャリアとを混合しており、トナー濃度は重量比で５％である。トナー帯電量は、ブローオフ法にて測定したところ、−３０μＱ／ｇであった。
【００３５】
現像容器１９内のトナー濃度は図示しない光学式トナー濃度センサによって検出され、トナー濃度が一定に保たれるように、トナーホッパ２０内の補給用トナーが供給ローラ２３によって補給される。
【００３６】
二成分現像剤には、外添剤としてシリカとチタン酸ストロンチウムが添加されている。シリカは、二成分現像剤の流動性の向上とトナー帯電量の安定化を目的として添加されている。チタン酸ストロンチウムは、研磨粒子としてクリーニングブレード４５の先端に滞留したり、ファーブラシ５３に付着したりして、感光ドラム１の表面から放電生成物を除去する。帯電の交流放電に伴って発生する放電生成物を除去することによって、感光ドラム１の表面抵抗が低下するのを防止して画像流れの発生を阻止する。クリーニングブレード４５でトナーが摩擦によって感光ドラム１に融け付くトナー融着も研磨粒子の研磨効果によって除去される。
【００３７】
＜クリーニング装置＞
図２はクリーニング装置の構成の説明図である。
【００３８】
電子写真方式の画像形成装置において、転写後に感光体表面に残った転写残トナー等の異物は、クリーニング手段によって除去される。画像形成装置においては、感光体表面に形成されたトナー像をすべて中間転写体や記録材に転写することは困難であり、１０％前後のトナーが転写後の感光体表面に残ってしまう。また、トナーから遊離した外添剤や感光体に記録材が接して発生する粉体（紙粉）なども転写を逃れて感光体に付着して連れ回り易い。このため、転写後の感光体表面に残るトナー、外添剤、紙粉等（転写残トナー）をトナー像の転写ごとに除去する必要がある。
【００３９】
クリーニング装置５は、ゴム等の弾性材料からなるクリーニングブレードを使用するブレードクリーニング方式である。ブレードクリーニング方式は、クリーニングブレードのエッジを感光体表面に当接させて転写残トナーを掻き落とすものであり、構成が簡単で低コストでありながら、転写残トナーの除去機能に優れている。
【００４０】
図２に示すように、クリーニング装置５のケーシング４４は、感光ドラム１に対向する位置に開口部４４ａを有し、開口部４４ａには、クリーニングブレード４５とファーブラシ５３とが配置される。クリーニングブレード４５は、ウレタンゴムで形成された厚さ５ｍｍのゴムブレードの１つのエッジ４５ａを感光ドラム１の回転方向に対してカウンタ方向に当接させている。ファーブラシ５３は、感光ドラム１の回転速度の１３０％の周速度で矢印Ｒ５方向に回転する。
【００４１】
転写部（Ｔ１：図１）で発生した転写残トナーは、回転するファーブラシ５３で散らされ、その一部がファーブラシ５３に付着する。残りの転写残トナーは、感光ドラム１に付着してファーブラシ５３を通過し、クリーニングブレード４５のエッジ４５ａに達して掻き落とされる。
【００４２】
ケーシング４４の開口部４４ａの下部を占めるように、すくいシート４７が取り付けられている。すくいシート４７は、厚さ６０μｍのウレタンシートである。すくいシート４７は、クリーニングブレード４５によって感光ドラム１表面から掻き落とされた転写残トナー、又はファーブラシ５３から落下した転写残トナーを、ケーシング４４内に落下させて、感光ドラム１側へ逆流させない。
【００４３】
クリーニングブレード４５は、取付け板５０に取り付けられており、取付け板５０は、ケーシング４４の上側の先端位置に固定されて開口部４４ａの上縁を形成している。ケーシング４４は、揺動軸５０ａを中心にして全体が傾動可能に支持されており、傾き角度を変化させることで、感光ドラム１に対するクリーニングブレード４５の当接圧が設定される。
【００４４】
ケーシング４４を長手方向に挟んだ両外側に一対の引っ張りばね４１が配置され、引っ張りばね４１の一端はケーシング４４に、他端は画像形成装置１００のフレームの台座４４ｂに取り付けられている。引っ張りばね４１の引っ張り力がケーシング４４全体を揺動軸５０ａの周りで矢印Ｒ６方向に回動させて、クリーニングブレード４５のエッジ４５ａを感光ドラム１に当接させている。
【００４５】
ファーブラシ５３は、開口部４４ａの反対側で、回転する回収ローラ５１に接触して転写残トナーを回収される。回収ローラ５１は、外径φ１２ｍｍのステンレスパイプで形成され、直径φ２０ｍｍのファーブラシ５３に対する進入量が１ｍｍになるよう配置されている。回収ローラ５１は、矢印Ｒ６方向にファーブラシ５３の周速に対して１１０％の周速でウイズ方向に回転している。回収ローラ５１、搬送スクリュー４８、及びファーブラシ５３は、歯車機構４３によって連動しており、駆動モータ４２に駆動されて一体に回転する。
【００４６】
回収ローラ５１の表面は、従来は、回収ブレードによって、トナーも研磨粒子もほぼ完全にせきとめて除去できるように鏡面に研磨されていた。しかし、ここでは、本発明のリサイクル手段を構成するために、＃１００から＃１５００までのガラスビーズを用いて、表面の最適な粗面化条件を求め、そのようなガラスビーズを用いたブラスト加工によって粗面化されている。
【００４７】
回収ローラ５１には、ウレタンゴムを用いて厚さ３ｍｍに形成された回収ブレード５２がカウンタ方向に当接している。回収ブレード５２と回収ローラ５１との当接部における回転方向のニップ長さは２０μｍである。
【００４８】
感光ドラム１からクリーニング装置５に入ったトナーは、その一部がファーブラシ５３に付着して回収ローラ５１に受け渡され、その後回収ブレード５２により掻き取られてケーシング４４内に落下する。ファーブラシ５３に付着したトナーは、ファーブラシ５３とともに回転して回収ローラ５１に移転した後に、回収ブレード５２によって掻き取られる。
【００４９】
ファーブラシ５３は、従来の静電クリーニング装置に使用されていたものと同じものを転用した。ファーブラシ５３は、ファイバーを起毛させたシートをステンレスパイプの外周面に接着して形成される。ナイロンにカーボンを分散して導電性を付与して抵抗を１×１０８Ω／ｃｍに調整したファイバーを用いており、ファイバーの単糸径は２７μｍ（５Ｄ：デニール）である。
【００５０】
なお、ファーブラシ５３の毛体の別の材質としては、例えばステンレス鋼等の金属ファイバーや、レーヨン、ＰＥＴ樹脂等の合成繊維にカーボンなどの導電性物質を添加して導電化処理したものがある。
【００５１】
クリーニング装置５は、クリーニング手段としてクリーニングブレード４５を使用し、クリーニング補助手段としてファーブラシ５３を使用している。ファーブラシ５３は、転写部（Ｔ１：図１）における記録材のジャム発生時に、大量の未転写トナーがクリーニングブレード４５に直接到達することを防止して、クリーニング不良を防ぐ。
【００５２】
また、ファーブラシ５３は、クリーニングブレード４５で掻き落とされたトナーをファイバーに保持し、その一部を感光ドラム１に再付着させて、感光ドラム１の回転によって再度、クリーニングブレード４５のエッジ４５ａに供給する。粉体であるトナーを、感光ドラム１とクリーニングブレード４５のエッジ４５ａとの間に供給することにより、両者間の摩擦力を低減して、クリーニングブレード４５のめくれなどを防止し、安定した良好なクリーニング性能を得るようにする効果も持っている。
【００５３】
すなわち、ファーブラシ５３は、トナーを保持して少しずつ感光ドラム１に戻すトナーのバッファ手段としても機能する。画像比率が低い画像の出力が続いた場合でも、ファーブラシ５３から戻されたトナーがクリーニングブレード４５のエッジ４５ａに供給されるため、クリーニングブレード４５のエッジ４５ａに滞留するトナーが枯渇しないで済む。
【００５４】
＜比較例＞
図３は比較例のクリーニング装置の構成の説明図である。
【００５５】
画像形成装置に対する低ランニングコスト化や高画質化への要求の高まりに応答して、耐摩耗性が高い感光ドラムが用いられる傾向が高まっている。耐摩耗性の高い感光ドラムでは、従来は感光ドラムが削れると同時に除去されていた帯電装置からの放電生成物が感光ドラム表面に残存し易くなり、これが原因となって、クリーニング性の低下や画像流れが生じることがある。
【００５６】
放電生成物の付着によって感光体表面の摩擦係数や付着力が大きく上昇すると、ブレードクリーニング方式では、摩擦力の上昇によってクリーニングブレード先端で振動、捩れ変形等が発生してクリーニング性が低下することがある。
【００５７】
また、放電生成物はイオン性であるため、感光体表面に付着すると空気中の水分を吸着し易くなり、高湿度環境で感光体の表面抵抗が低下する。感光体の表面抵抗が低下すると、静電像を形成する電荷が拡散し易くなって、画像流れと呼ばれる画像ボケが発生することがある。
【００５８】
画像流れを防止する１つの方法は、ヒーターによる加熱で感光体表面の水分吸着を回避する手法である。しかし、感光体にヒーターを設けると、感光体の構成が煩雑化するのみならず、温度制御等も必要となってシステムが複雑になり、画像形成装置の小型化、パーソナル化に対処できなくなる。ヒーターの昇温には一定の時間を要するので、電源投入からプリント開始までの時間（ウォームアップタイム）が伸びて消費電力も高まる。近年、省エネの要請からトナーの低融点化が進められているが、ヒーターによって感光体が加熱されると、感光体表面にトナーが融着し易くなる。
【００５９】
画像流れを防止する別の方法は、研磨粒子を含む現像剤を用いて感光体表面から放電生成物を削り取る手法である。現像装置から感光ドラムに研磨粒子を供給して、クリーニングブレードの先端やブラシローラの毛体表面に研磨粒子を保持させることで、感光体の摺擦に伴う放電生成物の研磨効果を高めることができる。
【００６０】
図３に示すように、比較例のクリーニング装置５Ｅでは、図２に示す回収ローラ５１及び回収ブレード５２の代わりに、回収ブレード５４が配置される。回収ブレード５４は、ファーブラシ５３に直接当接して配置され、回転するファーブラシ５３に過剰に付着したトナーを掻き落とす。回収ブレード５４によってファーブラシ５３から掻き落とされたトナーは、すべてケーシング４４内に落下して、搬送スクリュー４８によってケーシング４４から運び出され、回収容器（４９：図１）へ回収される。
【００６１】
図１に示すように、二成分現像剤に添加された研磨粒子は、現像装置３から、トナーに付着した状態、又は研磨粒子単独で感光ドラム１に供給される。トナーに付着した研磨粒子、又は感光ドラム１に直接付着した研磨粒子が感光ドラム１の回転に伴ってクリーニング装置５に入る。
【００６２】
ファーブラシ５３に捕捉されることなく感光ドラム１に付着したままファーブラシ５３を通過したトナー及び研磨粒子は、クリーニングブレード４５にて掻き取られてクリーニングブレード４５の先端に滞留する。そして、その状態で研磨粒子が感光ドラム１を摺擦して研磨することで、感光ドラム１に付着した放電生成物が除去される。
【００６３】
クリーニングブレード４５の先端に滞留していた研磨粒子の一部はクリーニングブレード４５をすり抜けて感光ドラム１とともに連れ回る。クリーニングブレード４５の先端に滞留していたトナー及び研磨粒子は、成長するとその一部がファーブラシ５３上に一部が落下し、別の一部はケーシング４４内に落下する。ケーシング４４内に落下したトナー及び研磨粒子は、搬送スクリュー４８によってケーシング４４から運び出され、回収容器（４９：図１）へ回収される。
【００６４】
ファーブラシ５３上に落下してファーブラシ５３に捕捉されたトナー及び研磨粒子は、ファーブラシ５３の回転に伴って感光ドラム１を摺擦し、研磨粒子は感光ドラム１の表面を研磨して放電生成物を除去する。
【００６５】
このような研磨粒子として現像剤に添加される外添剤には、従来からチタン酸ストロンチウムが利用されている。しかし、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化タングステンも利用できる。酸化ストロンチウム、酸化ホウ素、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム等も利用できる。
【００６６】
比較例のクリーニング装置５Ｅでは、上述したヒーターを備える必要も無く、構成も簡易で、省エネにも対応した画像形成プロセスが成立する。しかし、現像装置４に補給される現像剤に研磨粒子を添加することは、トナーの帯電特性や耐久特性に少なからず影響を与える場合があり、画像濃度の低下やトナー飛散の要因となる場合がある。
【００６７】
このため、現像剤への研磨粒子の添加量は可能な限り少なくすることが好ましく、そのためには研磨粒子を効率よく活用することが重要である。しかし、比較例のクリーニング装置５Ｅでは、供給される研磨粒子がトナーとともに次々に廃棄されてしまうために、研磨粒子が効率に使われる構成とはいえなかった。
【００６８】
そこで、図２に示すように、実施例１のクリーニング装置では、リサイクル手段（５１、５２）がブラシローラ（５３）から研磨粒子及びトナーを回収した後に研磨粒子を分離してブラシローラ（５３）に再付着させている。リサイクル手段は、回転してブラシローラに当接して研磨粒子及びトナーを表面に転移される回収ローラ５１と、回収ローラ５１に当接して研磨粒子及びトナーを掻き取る回収ブレード５２とを有する。そして、回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部が研磨粒子をすり抜けさせつつトナーをせき止める。
【００６９】
研磨粒子は、平均粒径がトナーよりも小さいため、回収ローラ５１の表面に、回収ローラの長手方向における十点平均粗さがトナーの平均粒径よりも小さく研磨粒子の平均粒径よりも大きい凹凸を形成している。これにより、回収ブレード５２によってトナーが掻き取られるほどには研磨粒子が掻き取られなくなる。従来のファーブラシクリーニング装置における回収ローラとして一般的な鏡面仕上げされた金属ローラを用いる場合よりも回収ローラに研磨粒子が連れ回ってブラシローラに再付着する可能性が高まる。その結果、ブラシローラに付着して連れ回る研磨粒子が増える。
【００７０】
また、ブラシローラの毛体断面が円形であるため、回収ローラ５１からブラシローラへの移転効率を高めるように、回収ローラ５１の長手方向における凹凸の凹所の平均曲率半径がブラシローラの毛体断面の半径よりも大きい。そのような凹凸は、ブラシローラの毛体断面の直径よりも大きい平均粒径の球形ガラスビーズを用いてブラスト加工されている。
【００７１】
＜実施例１＞
図４は回収ローラ表面の表面粗さの説明図である。図５はトナーの平均粒径と回収ローラ表面の表面粗さの関係の説明図である。図６はファーブラシのファイバー径と回収ローラ表面の表面粗さの関係の説明図である。
【００７２】
図２に示すように、実施例１では、回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部に、研磨粒子及びトナーが一時的に滞留するトナー溜まりが形成される。トナー溜まりでは、移動する回収ローラ５１表面と静止した回収ブレード５２間でトナーの回転運動が生じるので、攪拌と摩擦を受けてトナーに付着した研磨粒子がトナーから遊離し易い。トナーから遊離した研磨粒子は、滞留したトナーの間をすり抜けて回収ブレード５２の先端に集まり、回収ローラ５１表面の凹凸に拘束されて回収ブレード５２を通過する。回収ブレード５２をすり抜けた研磨粒子は、回収ローラ５１の回転に伴ってファーブラシ５３に再び接触して付着する。ファーブラシ５３に付着した研磨粒子は、感光ドラム１を摺擦して研磨する。研磨粒子の一部は、ファーブラシ５３から感光ドラム１へ移動し、クリーニングブレード４５の先端に供給され、そこで再び感光ドラム１を研磨する。
【００７３】
このような構成により、従来トナーとともに廃棄されていた研磨粒子も、回収ローラ５１によってトナーから分離され、再びファーブラシ５３に供給されるので、研磨粒子の利用効率が上がる。このため、トナーに添加する研磨粒子を少なくでき、研磨粒子の増加による現像特性の影響を最小限に押さえることができる。
【００７４】
実施例１では、回収ローラ５１を粗面化して、回収ローラ５１に当接した回収ブレード５２でトナーに付着した研磨粒子をすり抜けさせる。すり抜けて回収ローラ５１に連れ回る研磨粒子をファーブラシ５３に再付着させることで、研磨粒子をリサイクルして研磨粒子の有効活用を図っている。
【００７５】
研磨粒子の再利用性を高めるためには、回収ローラ５１上で如何に研磨粒子のみを選択的にすり抜けさせ、トナーをすり抜けさせないかが重要である。そのために、回収ローラ５１表面の粗さと研磨粒子の平均粒径の関係を規定する必要がある。
【００７６】
図４の（ａ）に示すように、通常トナーＡと研磨粒子の粒径分布が測定された。通常トナーＡは、平均粒径Ｍａを中心とする正規分布の粒子個数分布、研磨粒子は、平均粒径ｍを中心とする正規分布の粒子個数分布である。従って、通常トナーＡに対しては、十点平均粗さＲｚを上限値Ｍａと下限値Ｍｋと間に設定することが望ましい。
【００７７】
図４の（ｂ）に示すように、微粒子トナーＡと研磨粒子の粒径分布が測定された。微粒子トナーＢは、平均粒径Ｍｂを中心とする正規分布の粒子個数分布、研磨粒子は、平均粒径ｍを中心とする正規分布の粒子個数分布である。従って、微粒子トナーＢに対しては、十点平均粗さＲｚを上限値Ｍｂと下限値Ｍｋと間に設定することが望ましい。
【００７８】
図５に示すように、回収ローラ５１と回収ブレード５３の当接部において、トナーの平均粒径と回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚとの関係が規定される。回収ローラ５１に付着して移動するトナーを回収ブレード５２でせき止めるには、回収ローラ５１と回収ブレード５２間に生じる隙間がトナーの粒径以下である必要がある。隙間がトナーの粒径以上であると、回収ローラ５１上の凹凸の窪みにあるトナーが回収ブレード５１に引っ掛からないですり抜けてしまう。
【００７９】
回収ローラ５１表面の凹凸の深さは十点平均粗さＲｚを用いて代表的に表すことができる。ここで、σａを通常トナーＡの粒径分布の標準偏差とし、σｂを微粒子トナーＢの粒径分布の標準偏差とする。
【００８０】
標準偏差σａ、σｂは、トナーの粒径分布を正規分布近似することによって得られる。正規分布であれば、図４の（ａ）に示す平均値Ｍａ±３σａの範囲には、通常トナーＡの粒子母数のうち９９％以上が含まれる。そして、粒径がＭａ−３σａ以上のトナーをせき止められる隙間であれば、通常トナーＡのほぼすべてをせき止めることができる。
【００８１】
図５に示すように、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚをＭａ−３σａより小さくすることで、ほぼ完全に通常トナーＡをせき止めることができる。
【００８２】
一方、回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部で研磨粒子をすり抜けさせる条件としては、せき止める条件とは逆に、回収ローラ５１と回収ブレード５２との隙間が研磨粒子の粒径より大きい必要がある。研磨粒子の粒径の標準偏差をσｋ、平均粒径をＭｋとするとＭｋ＋３σｋ以下の粒径範囲に研磨粒子の９９％以上が含まれる。そして、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚをＭｋ＋３σｋより大きくすることで、研磨粒子の大部分をすり抜けさせることができる。
【００８３】
従って、トナー及び研磨粒子の平均粒径Ｍ、粒径分布σが異なる場合、トナー及び研磨粒子の平均粒径Ｍ、標準偏差σから回収ローラ５１の適切な十点平均粗さＲｚを規定できる。
【００８４】
図４の（ａ）に示す通常トナーＡの場合、次式の関係を満たすことによって、回収ローラ５１上で通常トナーＡをせき止めつつ研磨粒子のみをすり抜けさせて、ファーブラシ５３との接触部に研磨粒子を搬送できる。
Ｍｋ＋３σｋ＜Ｒｚ＜Ｍａ−３σａ ・・（１）
【００８５】
図４の（ｂ）に示す微粒子トナーＢの場合、次式の関係を満たすことによって、回収ローラ５１上で微粒子トナーＢをせき止めつつ研磨粒子のみをすり抜けさせて、ファーブラシ５３との接触部に研磨粒子を搬送できる。
Ｍｋ＋３σｋ＜Ｒｚ＜Ｍｂ−３σｂ ・・（２）
【００８６】
ところで、回収ブレード５２をすり抜けた研磨粒子の大部分は回収ローラ５１表面の凹部に付着している。このため、回収ローラ５１表面の研磨粒子を効率よくファーブラシ５３へ移行させるには、ファーブラシ５３のファイバーの先端が回収ローラ５１表面の凹部に入り込む必要がある。そこで、ファーブラシ５３のファイバーが回収ローラ５１の凹部に入り込むための条件について考察する。
【００８７】
ファーブラシの先端は、円柱状にカット処理されるので、ファイバーのカット面は、ほとんどがファイバーの繊維方向に対して垂直な面となる。
【００８８】
図６の（ａ）に示すように、ファイバーのカット面が繊維方向に対して垂直な場合、ファイバー先端が凹部に最も深く入り込むのは、ファイバーのカット面が回収ローラ５１に対して９０°に立った場合である。
【００８９】
図６の（ｂ）に示すように、（ａ）の状態をファイバーのカット面側から見ると、ファイバーの曲率より、回収ローラ５１表面の凹部の曲率が大きければ、ファーブラシ５３が回収ローラ５１表面の凹部の底まで侵入することが分かる。
【００９０】
回収ローラ５１表面の凹部の形状は、粗面化処理する方法に左右される。実施例１では、球状のガラス粒子を用いたブラスト処理であるため、ブラスト粒子の粒径に対応して凹部の曲率が決まる。
【００９１】
ファーブラシのファイバー単糸径をＤｆとし、ブラスト粒子の粒径をＤｂとしたとき、次式の関係を満たすことによって、ファーブラシ５３の先端が回収ローラ５１の凹部から効率良く研磨粒子を掻き出すことができる。これにより、回収ローラ５１上の研磨粒子が効率良くファーブラシ５３に付着する。
Ｄｂ＞Ｄｆ ・・（３）
【００９２】
以下の表１〜表５に示すように、上記（１）〜（３）式の関係を実証すべく、画像形成装置１００を用いて、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚ、ファーブラシ５３の単糸径Ｄｆを異ならせて画像流れ試験を行なった。画像流れ試験は、３０℃、８０％ＲＨの高温多湿の試験環境において、１０万枚の間欠的な画像形成を行い、出力された画像上の画像流れの度合いを目視で確認して行なった。画像流れの度合いは三段階で評価し、画像流れ無しを〇、画像の一部に画像流れありを△、画像全面に画像流れありを×とした。
【００９３】
また、ファーブラシ５３に付着した研磨粒子を定量化するために、蛍光Ｘ線分析装置による元素解析を行なった。蛍光Ｘ線分析は、堀場製作所のＸＧＴ−５０００を用いて各条件でのファーブラシ５３にＸ線を直接照射し、研磨粒子に含まれる元素のスペクトル強度ピーク値を測定して定量化を行なった。実施例１では研磨粒子としてチタン酸ストロンチウムを用いたので、定量化はストロンチウム（Ｓｒ）のスペクトル強度ピーク値で行なった。
【００９４】
また、回収ローラ５１と回収ブレード５２との当接部におけるトナーのすり抜け状態を確認するために、回収ローラ５１の回収ブレード５２下流位置で、トナー付着量を目視で確認した。回収ローラ５１上のトナーの存在状態は、十点平均粗さＲｚ等の条件によって二値的な挙動を示したので、二段階の多、少で評価した。
【００９５】
（実験１）
最初に、通常トナーＡを用いて十点平均粗さＲｚを振った。通常トナーＡは、平均粒径Ｍａ＝６．０μｍ、標準偏差σａ＝１．０μｍである。通常トナーＡには、研磨粒子として平均粒径Ｍｋ＝０．１０μｍ、標準偏差σｋ＝０．０１μｍのチタン酸ストロンチウムを１．０重量％の割合で添加し、他に流動性付与剤として中心粒径０．０２μｍのシリカを添加した。ファーブラシ５３のファイバー単糸径Ｄｆ＝２７μｍとし、ブラスト粒子の粒径Ｄｂ＝４０μｍに固定した。その実験結果を表１に示す。
【００９６】
【表１】
【００９７】
式（１）に上記数値を代入すれば、図４の（ａ）に示すように、回収ローラ５１の十点平均粗さＲｚは、０．１３μｍ以上３．０μｍ以下の範囲が好ましい。表１でも、この範囲入る実施例１−１、１−２、１−３、１−４において画像流れは見られない。そして、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚが０．１３μｍ未満の比較例１−１は、ファーブラシ５３にリサイクルされる研磨粒子が少な過ぎて画像流れが発生したと考えられる。
【００９８】
このことは、ストロンチウムのスペクトル強度ピーク値でも裏付けられている。実施例１−１、１−２、１−３、１−４のようにピーク値が６０以上であれば、十分な量の研磨粒子がファーブラシ５３にリサイクルされて画像流れが発生しないと推定できる。
【００９９】
ファーブラシ５３に保持されている研磨粒子の量が多いと、ファーブラシ５３による感光ドラム１の研磨効果が高まるからである。これに加えて、ファーブラシ５３から感光ドラム１に研磨粒子が十分に供給されてクリーニングブレード４５の先端に運ばれ、クリーニングブレード４５の先端での研磨効果も高まるからである。
【０１００】
一方、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚが３．０μｍを越える比較例１−２は、回収ローラ５１上のトナーが増加して、画像流れが発生した。これは、回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部でトナーが分離されず、研磨粒子と一緒にトナーが回収ローラ５１に連れ回ってファーブラシ５３にリサイクルされたためと考えられる。ファーブラシ５３のファイバーに付着した大粒径のトナーは、ファイバーに付着した小粒径の研磨粒子と感光ドラム１との接触機会を減らしてしまう。また、クリーニングブレード４５で掻き落とされるトナーが増えてクリーニングブレード４５の先端に滞留する研磨粒子が減ってしまう。トナーとともにケーシング４４に落下して、搬送スクリュー４８によって速やかに排出されてしまう研磨粒子の割合が増えてしまう。これらにより、研磨粒子による研磨効果が阻害される。
【０１０１】
（実験２）
次に、微粒子トナーＢを用いて十点平均粗さＲｚを振った。微粒子トナーＢは、平均粒径Ｍｂ＝５．０μｍ、標準偏差σｂ＝１．２μｍである。微粒子トナーＢには、研磨粒子として平均粒径Ｍｋ＝０．２０μｍ、標準偏差σｋ＝０．０２μｍのチタン酸ストロンチウムを１．０重量％の割合で添加し、他に流動性付与剤として中心粒径０．０２μｍのシリカを添加した。ファーブラシ５３のファイバー単糸径Ｄｆ＝２７μｍ、ブラスト粒子の粒径Ｄｂ＝４０μｍは実験１と同一である。その実験結果を表２に示す。
【０１０２】
【表２】
【０１０３】
式（２）に上記数値を代入すれば、図４の（ｂ）に示すように、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚは、０．２６μｍ以上１．４０μｍ以下の範囲が好ましい。表２でも、この範囲に入る実施例１−５、１−６において画像流れが見られなかい。そして、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚが０．２６μｍ未満の比較例１−３、１−４では、ファーブラシ５３にリサイクルされる研磨粒子が少な過ぎて画像流れが発生したと考えられる。また、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚが１．４０μｍを越える比較例１−５、１−６では、トナーが回収ブレード５２をすり抜けてブラシローラ５３に大量に付着した結果、研磨粒子による研磨効果が損なわれて画像流れが発生したと考えられる。
【０１０４】
（実験３）
次に、図６の（ｂ）に示すように、回転方向から見た回収ローラ５１表面の凹部の曲率半径を振った。通常トナーＡを用いて、ブラスト粒子の粒径Ｄｂを１５、２０、２７、３５、４０μｍに変化させた。回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚ＝０．３μｍ、ファーブラシ５３のファイバー単糸径Ｄｆ＝２７μｍは共通である。その実験結果を表３に示す。
【０１０５】
【表３】
【０１０６】
式（３）にＤｆ＝２７μｍを代入すれば、図６の（ｂ）に示すように、ブラスト粒子の粒径Ｄｂの最適な範囲は２７μｍ以上、凹部の曲率半径は１３．５μｍ以上である。表３でも、Ｄｂ＝２７μｍの実施例１−７、Ｄｂ＝３５μｍの実施例１−８、Ｄｂ＝４０μｍの実施例１−９では画像が流れが発生していない。
【０１０７】
そして、ブラスト粒子の粒径Ｄｂが２７μｍ未満である比較例１−７、１−８では画像流れが発生した。これは、ファーブラシ５３が回収ローラ５１の凹部に十分入り込まないために、ファーブラシ５３に研磨粒子が十分に移転せず、研磨粒子による研磨効果が不足したためと考えられる。このことは、ストロンチウムのスペクトル強度ピーク値でも裏付けられており、比較例１−７、１−８では、ピーク値が６０未満で、ファーブラシ５３の研磨粒子量が不足している。
【０１０８】
（実験４）
次に、ファーブラシ５３のファイバー単糸径Ｄｆ＝３５μｍの場合について、実験３と同様に、ブラスト粒子の粒径Ｄｂを１５、２０、２７、３５、４０μｍに変化させた。回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚ＝０．３μｍ、トナー及び研磨粒子は実験３と共通である。その実験結果を表４に示す。
【０１０９】
【表４】
【０１１０】
式（３）にＤｆ＝３５μｍを代入すれば、ブラスト粒子の粒径Ｄｂの最適な範囲は３５μｍ以上、凹部の曲率半径は１７．５μｍ以上である。表４でも、Ｄｂ＝３５μｍ以上の実施例１−１０、１−１１では画像が流れが発生していない。
【０１１１】
そして、ブラスト粒子の粒径Ｄｂが３５μｍ未満である比較例１−９、１−１０、１−１１では、ストロンチウムのスペクトル強度ピーク値が６０未満となっている。ファーブラシ５３が回収ローラ５１の凹部に十分入り込まないために、ファーブラシ５３の研磨粒子量が不足して、画像流れが発生している。
【０１１２】
（実験５）
比較例１−１３として、回収ローラ５１の回転を停止し、回収ローラ５１をファーブラシ５３の当接部材としてのみ作用させた場合との比較を行った。この場合、回収ローラ５１にトナーは回収されず、回収ローラ５１に接触したファーブラシ５３の回転に伴って、ファーブラシ５３に付着したトナーが弾かれて飛ばされるため、図３に示す比較例に対応する結果となる。その実験結果を表５に示す。
【０１１３】
【表５】
【０１１４】
凹凸を形成した回収ローラ５１と回収ブレード５２とを持たない比較例１−１３では、ストロンチウムのスペクトル強度ピーク値が６０未満でファーブラシ５３上の研磨粒子が十分でなく、画像流れが発生した。
【０１１５】
以上により、以下の関係が実証された。回収ローラ５１の十点平均粗さをＲｚ、トナーの平均粒径をＭｔ、粒径分布の標準偏差をσｔ、研磨粒子の平均粒径をＭｋ、粒径分布の標準偏差をσｋ、ファーブラシ５３のファイバー単糸径をＤｆ、ブラスト粒子の粒径をＤｂとする。このとき、実施例１では、以下の条件が満たされれば、画像流れは発生しない。
Ｍｔ＋３σｔ＜Ｒｚ＜Ｍｋ−３σｋ
Ｄｂ＞Ｄｆ
【０１１６】
これにより、十点平均粗さＲｚを「Ｍｔ＜Ｒｚ＜Ｍｋ」とする場合よりもさらに効率的に回収ローラ５１上でトナーから研磨粒子を分離して、研磨粒子のみをファーブラシ５３へ供給することができる。従って、ファーブラシ５３の研磨粒子の付着量がさらに増えて画像流れが防止される。
【０１１７】
＜実施例２＞
図７は実施例２のクリーニング装置の構成の説明図である。実施例２は、図１に示す画像形成装置１００にクリーニング装置５を置き換えて搭載され、実施例１との違いはファーブラシ５３及び回収ローラ５１に電圧を印加する手段を有することのみである。従って、図２と共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１１８】
実施例１では、回収ローラ５１に連れ回る研磨粒子を増やすことで、研磨粒子の濃度差によって回収ローラ５１からファーブラシ５３へ研磨粒子を移転させた。これに対して、実施例２では、研磨粒子がトナーとの摩擦で帯電することを利用して、濃度差に加えて電気的にも回収ローラ５１からファーブラシ５３へ研磨粒子を移転させるようにした。
【０１１９】
図７に示すように、実施例２のクリーニング装置５Ａでは、ファーブラシ５３と回収ローラ５１とに、それぞれ電源Ｄ５、Ｄ６が接続されている。電源Ｄ５は、ファーブラシ５３に−５０Ｖの直流電圧を印加する。電源Ｄ６は、回収ローラ５１に＋１００Ｖの直流電圧を印加する。ファーブラシ５３及び回収ローラ５１は導電性であって、少なくとも回収ローラにトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加されている。ファーブラシ５３に対して回収ローラ５１がトナーの帯電極性と逆極性の電位を持つように、ファーブラシ５３と回収ローラ５１の少なくとも一方に直流電圧を印加する。
【０１２０】
図１に示す転写部Ｔ１の下流側で感光ドラム１の残留電位を測定したところ、露光部で約−１００Ｖ、非露光部で約−３００Ｖであった。また、感光ドラム１から転写残トナーを回収して帯電量を測定したところ、約−１０μＱ／ｇであった。
【０１２１】
−５０Ｖの直流電圧を印加したファーブラシ５３は、感光ドラム１（約−１００Ｖ、−３００Ｖ）に対して正極性のため、ファーブラシ５３と感光ドラム１の当接部では、転写残トナーがファーブラシ５３へ向かう静電気力を受ける。このため、研磨粒子を付着したトナーが実施例１よりも多く感光ドラム１からファーブラシ５３へ移動する。
【０１２２】
また、＋１００Ｖの直流電圧を印加した回収ローラ５１は、−５０Ｖの直流電圧を印加したファーブラシ５３に対して正極性のため、ファーブラシ５３と回収ローラ５１の当接部では、回収トナーが回収ローラ５１へ向かう静電気力を受ける。このため、回収トナーが実施例１よりも多くファーブラシ５３から回収ローラ５１へ移動する。
【０１２３】
ここで、研磨粒子としてのチタン酸ストロンチウムは、トナーとの摩擦によって正帯電する特性をもっている。回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部では、回収トナーが滞留して攪拌され、このときのトナーと研磨粒子の摩擦によって、研磨粒子（チタン酸ストロンチウム）は正極性に帯電する。そして、実施例１と同様に、攪拌の過程で回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部をすり抜けた研磨粒子が、回収ローラ５１に連れ回ってファーブラシ５３に接触する。
【０１２４】
このとき、−５０Ｖの直流電圧を印加したファーブラシ５３は、＋１００Ｖの直流電圧を印加した回収ローラ５１に対して負極性のため、ファーブラシ５３と回収ローラ５１の当接部では、研磨粒子がファーブラシ５３へ向かう静電気力を受ける。このため、実施例１より多くの研磨粒子が効率よくファーブラシ５３に移動する。
【０１２５】
ファーブラシ５３に担持された研磨粒子は、ファーブラシ５３と感光ドラムの当接部において、感光ドラム１へ向かう静電気力を受けるため、一部が感光ドラム１へ移動する。トナー及び研磨粒子の物理的な付着力のみに頼った実施例１の構成よりも効率的に感光ドラム１へ移動する。
【０１２６】
実施例２の構成において実施例１と同様の画像流れ試験を行なって、ファーブラシ５３のストロンチウムのスペクトル強度ピーク値を測定したところ、ファーブラシ５３上の研磨粒子量が実施例１よりも増加していた。この結果を表６に示す。
【０１２７】
【表６】
【０１２８】
これはトナー及び研磨粒子を静電気力によって積極的に制御することによって、研磨粒子の再利用効率が更に高くなったことを意味する。トナーと逆極性に帯電する研磨粒子を用いてファーブラシと回収ローラに電圧を印加することで、現像剤に添加する研磨粒子を最小限にして画像流れを効果的に防止できることを意味する。
【０１２９】
トナーがマイナス、研磨粒子がプラスの電荷をもつならば、感光体の電圧＜ファーブラシの印加電圧＜回収ローラの電圧、となるような構成をとることで、研磨粒子の移動を円滑かつ効率よく行なうことができる。
【０１３０】
なお、チタン酸ストロンチウムと同様な帯電特性を持つものとして、酸化セリウムなど、トナーと反対極性の電荷に帯電するものを実施例２の構成において好適に用いることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
トナー像を形成して記録材に転写する画像形成装置。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 感光ドラム
５ クリーニング装置
４４ ケーシング
４５ クリーニングブレード
４７ すくいシート
４８ 搬送スクリュー
５１ 回収ローラ
５２ 回収ブレード
５３ ファーブラシ
１００ 画像形成装置
Ｄ５、Ｄ６ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨粒子を含むトナーを感光体表面から除去するクリーニング装置、詳しくは、トナーに含まれる研磨粒子が少なくても、感光体を研磨粒子で効率的に摺擦して放電生成物を除去できる構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体に形成したトナー像を直接的、又は中間転写体を介して間接的に記録材に転写して熱定着させる画像形成装置が広く用いられている。画像形成装置は、感光体の１回転のサイクルの中で、感光体表面の帯電、トナーを用いたトナー像の形成、トナー像の転写、転写後のクリーニングを行っている。そして、感光体の表面のクリーニングに関しては、回転する感光体に対してゴムブレードをカウンタ方向に当接させるクリーニングブレード方式が一般的である。
【０００３】
しかし、先端にトナーを担持したクリーニングブレードで連続的に摺擦を受けると、感光体の表面の感光層が摩耗するため、感光層の表面硬度を増して耐摩耗性を高めた感光体が実用化されている（特許文献１）。
【０００４】
しかし、耐摩耗性を高めた感光体では、クリーニングブレードで放電生成物を十分に除去できなくなるため、高湿度環境において、感光体の表面抵抗が低下して画像不良（画像流れ）が発生し易くなる。このため、クリーニングブレードの上流に高速回転するブラシローラを配置し、研磨粒子を含むトナーを担持したブラシローラで感光体を摺擦して、放電生成物を除去する提案がされている（特許文献２）。
【０００５】
特許文献３には、電圧を印加した導電性のブラシローラを感光体に摺擦させてトナーを除去する静電ブラシ方式のクリーニング装置が示される。ここでは、クリーニングブレードの上流側に高速回転するブラシローラが配置される。そして、感光体、ブラシローラ、金属ローラの順序に電位勾配を形成して、感光体から回収したトナーが順送りされ、金属ローラに移転したトナーは、金属ローラに当接する回収ブレードによって掻き取られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６６５２０号公報
【特許文献２】特開２００２−１８２５３６号公報
【特許文献３】特開２００７−１３２９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
感光層の表面硬度が増して感光体のさらなる長寿命化が実現された結果、特許文献２、３に示される既存のクリーニング装置では、放電生成物の除去がさらに困難になっている。また、単位時間当たりの画像形成枚数を増すために感光体の周速度が高められた結果、感光体に対するトナーの融着や樹脂皮膜汚れ（フィルミング）が発生し易くなっている。
【０００８】
そこで、従来よりも現像剤に含まれる研磨粒子の割合を増して、既存のクリーニング装置のクリーニング性能を高めて対処することが提案されたが、現像剤に含まれる研磨粒子が増えると、様々な弊害が発生することが判明した。すなわち、帯電ローラの表面汚れに伴う帯電性能の低下、転写ローラの表面汚れに伴う記録材のスリップ、現像装置内でのトナーの帯電性能の低下等である。
【０００９】
本発明は、現像剤に含まれる研磨粒子が少なくても、ブラシローラに担持される研磨粒子を増して感光体から効率的に放電生成物を摺擦除去できるクリーニング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のクリーニング装置は、回転して感光体を摺擦して感光体表面から研磨粒子及びトナーを除去するブラシローラを備えたクリーニング装置において、前記ブラシローラから研磨粒子及びトナーを回収した後に研磨粒子を分離して前記ブラシローラに再付着させるリサイクル手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のクリーニング装置では、ブラシローラから回収した研磨粒子及びトナーから研磨粒子を分離してブラシローラに再付着させる。このため、ブラシローラは、感光体から移転した以上の研磨粒子を保持して感光体を摺擦する。
【００１２】
従って、現像剤に含まれる研磨粒子が少なくても、ブラシローラに担持される研磨粒子を増して感光体から効率的に放電生成物を摺擦除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】クリーニング装置の構成の説明図である。
【図３】比較例のクリーニング装置の構成の説明図である。
【図４】回収ローラ表面の表面粗さの説明図である。
【図５】トナーの平均粒径と回収ローラ表面の表面粗さの関係の説明図である。
【図６】ファーブラシのファイバー径と回収ローラ表面の表面粗さの関係の説明図である。
【図７】実施例２のクリーニング装置の構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、一般的な金属ローラとゴムブレードの当接部よりも研磨粒子が回収ブレードをすり抜け易い限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１５】
従って、ブラシローラを用いて転写残トナーを感光体から除去するクリーニング装置であれば、どのようなクリーニング装置でも実施できる。研磨粒子を混合した現像剤を用いる画像形成装置に限らず、研磨粒子を現像装置、感光体、クリーニング装置等に直接注入する形式の画像形成装置でも実施できる。中間転写型、記録材搬送型、直接転写型、タンデム型、１ドラム型、フルカラー、モノクロ、一成分現像剤、二成分現像剤の区別なく、ブラシローラを用いたクリーニング装置が搭載される画像形成装置で実施できる。
【００１６】
なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置、クリーニング装置に関する一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００１７】
＜画像形成装置＞
電子写真プロセスを利用して画像形成を行う複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置は、基本的には、回転ドラム型を一般的とする電子写真感光体（感光体）を有する。また、感光体の面を所定の極性・電位に一様に帯電させる帯電手段と、感光体の帯電処理面に静電像を形成させる画像露光手段と、静電像をトナー像として現像する現像手段とを有する。さらに、感光体面から中間転写体又は記録材へ転写させる転写手段と、記録材側に転写させたトナー像を定着画像として定着処理させる定着手段とを有する。そして、トナー像転写後の感光体面から転写残トナーを除去して感光体面を清掃するクリーニング手段を有する。定着手段で定着処理された記録材が画像形成物（コピー、プリント）として排出され、クリーニング手段で清掃された感光体は繰り返して画像形成に供される。
【００１８】
図１は本発明の画像形成装置の構成の説明図である。
【００１９】
図１に示すように、画像形成装置１００は、感光ドラム１に形成したトナー像を、記録材Ｐに直接転写するモノクロプリンタである。感光ドラム１を囲んで、帯電ローラ２、露光装置９、現像装置３、転写ローラ４、クリーニング装置５、及び除電露光装置８が配設されている。除電露光装置８は、感光ドラム１の表面を線状に露光して、前回の画像形成の後に残った表面電位のばらつきを解消する。
【００２０】
帯電ローラ２は、回転する感光ドラム１に当接して従動回転し、電源Ｄ１から直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されることにより、感光ドラム１の表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置３は、画像データを展開した画像信号に応じてＯＮ−ＯＦＦ変調されたレーザービームを走査して、帯電した感光ドラム１の表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４は、現像スリーブ１５に帯電した二成分現像剤を担持して感光ドラム１に摺擦させ、感光ドラム１の露光部分にトナーを移転させて静電像をトナー像に現像する。
【００２１】
記録材カセット１０に収納された記録材Ｐは、分離ローラ１１で１枚ずつに分離してレジストローラ１２へ給送される。レジストローラ１２は、記録材Ｐを待機させて、感光ドラム１のトナー像にタイミングを合せて記録材Ｐを転写部Ｔ１へ送り出す。
【００２２】
転写ローラ４は、感光ドラム１に当接して転写部Ｔ１を形成する。転写ローラ４に正極性の直流電圧が印加されることで、感光ドラム１に担持されたトナー像が転写部Ｔ１を通過する記録材Ｐへ転写される。転写部Ｔ１でトナー像を転写された記録材Ｐは、定着装置６で加熱加圧を受けつつ挟持搬送されて表面に画像を定着される。
【００２３】
クリーニング装置５は、転写部Ｔ１を通過した感光ドラム１の表面に残留した転写残トナーを除去する。クリーニング装置５には、転写残トナーを排出するための搬送スクリュー４８が配設されており、回収トナーは、搬送スクリュー４８によって紙面と垂直に画像形成装置１００の背面側へ搬送され、回収容器４９に排出して回収される。このように構成することで、転写残トナーによってクリーニング装置５内が詰まるようなことがない。
【００２４】
＜感光ドラム＞
感光体には、有機半導体を主体とした有機感光体と無機半導体を主体とする無機感光体とがある。有機感光体は導電性の基板上に電荷注入阻止層、電荷発生層、電荷輸送層等から構成されるものが一般的である。さらに感光体の耐久性能を高めるために、最表層に、耐摩耗性に優れた材料を保護層として設ける場合がある。保護層が無い場合、感光体の耐久性能を高めるには電荷輸送層の膜厚を厚くする必要があり、膜厚を厚くすると解像度や濃度安定性が低下する。これに対して、保護層を設けると高画質化と高耐久化の両立が可能である。
【００２５】
無機感光体は、セレン、ＣｄＳ、α−Ｓｉなどの無機半導体を導電性基板上に形成したものであり、特にα−Ｓｉは耐摩耗性が高く毒性もないことから、耐久性能が求められる画像形成装置に用いられている。
【００２６】
感光ドラム１は、アルミドラム基体上に下引き層、正電荷注入防止層、電荷発生層、表面保護層の順に重ねて塗工された有機感光体である。表面保護層は、電子線硬化樹脂を用いて耐摩耗性を向上させている。耐摩耗性の高い感光ドラム１は、寿命の点で有利な反面、感光ドラム１の表面に吸着した放電生成物を除去しにくく、高湿度での起動時に画像流れが発生し易い。
【００２７】
＜帯電装置＞
感光体の表面を所定の極性・電位に一様に帯電させる帯電手段としてコロナ帯電方式又は接触帯電方式が一般的である。
【００２８】
コロナ帯電方式は、被帯電面に非接触に対向配設した金属線に高電圧を印加してコロナ放電を発生させ、放出される荷電粒子に被帯電面を曝して所定の極性・電位に帯電させる。コロナ帯電方式では、コロナ放電に伴う帯電に寄与しないオゾンその他の放電生成物が生成されて感光体に付着し易い。
【００２９】
接触帯電方式は、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性帯電部材（帯電部材）に所定の電圧を印加して、被帯電面に接触させることにより被帯電面を所定の極性・電位に帯電させる。接触帯電方式は、被帯電面と直接放電を行なうため、コロナ帯電方式に較べて低オゾン、低消費電力である。
【００３０】
帯電部材に対する帯電電圧の印加方式として、直流電圧のみを印加するＤＣ帯電方式と直流電圧に交流電圧を重畳して印加するＡＣ帯電方式とがある。ＤＣ帯電方式では印加した直流電圧値から放電閾値Ｖｔｈを差し引いた電圧に被帯電面が帯電されるが、環境変動等によって放電閾値Ｖｔｈが変動するため、被帯電面の電位を所望の値に安定させることが難しい。さらに、帯電部材の抵抗変化によって被帯電面の電位が変化し易く、画像濃度の変動が発生することがある。
【００３１】
画像形成装置１００では、ＡＣ帯電方式を採用しており、帯電ローラ２に対して、所望の暗部電位ＶＤに相当する直流電圧に放電閾値Ｖｔｈの２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐを持つＡＣ成分を重畳した振動電圧を印加している。これは、ＡＣ成分による帯電電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電面の電位はＡＣ成分のピークの中央であるＶＤに収束し、環境等の外乱に影響されにくい。しかし、ＡＣ成分による放電を伴って帯電を行うために、画像形成中、帯電ローラ２が感光ドラム１の表面に均等に塗布するように、放電生成物が感光ドラム１に付着する。
【００３２】
＜現像装置＞
現像装置４は、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した現像容器１９内の二成分現像剤を攪拌スクリュー２１、２２で攪拌して、非磁性トナーを負極性に磁性キャリアを正極性に帯電させる。固定磁極のマグネット１４の周囲で回転する現像スリーブ１５は、規制ブレード１８によって層厚を規制された二成分現像剤を担持して穂立ち状態で感光ドラム１に摺擦させる。直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を電源Ｄ２から現像スリーブ１５へ印加されることで、相対的に正極性となった感光ドラム１の露光部分にトナーが移転して、静電像が反転現像される。
【００３３】
現像スリーブ１５は直径２４ｍｍ、感光ドラム１は直径８０ｍｍ、現像スリーブ１５と感光ドラム１とは３００μｍの対向間隔で対向して現像部を形成する。現像スリーブ１５は３００ｍｍ／ｓｅｃ、感光ドラム１は１５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度でウイズ方向に回転している。感光ドラム１の帯電電位（暗部電位ＶＤ）は−６５０Ｖ、露光された明部電位は−２００Ｖである。現像スリーブ１５に印加される振動電圧は、−５００Ｖの直流電圧Ｖｄｃに、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２ｋＶ、周波数２ｋＨｚの方形波の交流電圧を重畳している。
【００３４】
二成分現像剤は、体積平均粒径が８μｍの非磁性トナー（トナー）と体積平均粒径が５０μｍの磁性キャリアとを混合しており、トナー濃度は重量比で５％である。トナー帯電量は、ブローオフ法にて測定したところ、−３０μＱ／ｇであった。
【００３５】
現像容器１９内のトナー濃度は図示しない光学式トナー濃度センサによって検出され、トナー濃度が一定に保たれるように、トナーホッパ２０内の補給用トナーが供給ローラ２３によって補給される。
【００３６】
二成分現像剤には、外添剤としてシリカとチタン酸ストロンチウムが添加されている。シリカは、二成分現像剤の流動性の向上とトナー帯電量の安定化を目的として添加されている。チタン酸ストロンチウムは、研磨粒子としてクリーニングブレード４５の先端に滞留したり、ファーブラシ５３に付着したりして、感光ドラム１の表面から放電生成物を除去する。帯電の交流放電に伴って発生する放電生成物を除去することによって、感光ドラム１の表面抵抗が低下するのを防止して画像流れの発生を阻止する。クリーニングブレード４５でトナーが摩擦によって感光ドラム１に融け付くトナー融着も研磨粒子の研磨効果によって除去される。
【００３７】
＜クリーニング装置＞
図２はクリーニング装置の構成の説明図である。
【００３８】
電子写真方式の画像形成装置において、転写後に感光体表面に残った転写残トナー等の異物は、クリーニング手段によって除去される。画像形成装置においては、感光体表面に形成されたトナー像をすべて中間転写体や記録材に転写することは困難であり、１０％前後のトナーが転写後の感光体表面に残ってしまう。また、トナーから遊離した外添剤や感光体に記録材が接して発生する粉体（紙粉）なども転写を逃れて感光体に付着して連れ回り易い。このため、転写後の感光体表面に残るトナー、外添剤、紙粉等（転写残トナー）をトナー像の転写ごとに除去する必要がある。
【００３９】
クリーニング装置５は、ゴム等の弾性材料からなるクリーニングブレードを使用するブレードクリーニング方式である。ブレードクリーニング方式は、クリーニングブレードのエッジを感光体表面に当接させて転写残トナーを掻き落とすものであり、構成が簡単で低コストでありながら、転写残トナーの除去機能に優れている。
【００４０】
図２に示すように、クリーニング装置５のケーシング４４は、感光ドラム１に対向する位置に開口部４４ａを有し、開口部４４ａには、クリーニングブレード４５とファーブラシ５３とが配置される。クリーニングブレード４５は、ウレタンゴムで形成された厚さ５ｍｍのゴムブレードの１つのエッジ４５ａを感光ドラム１の回転方向に対してカウンタ方向に当接させている。ファーブラシ５３は、感光ドラム１の回転速度の１３０％の周速度で矢印Ｒ５方向に回転する。
【００４１】
転写部（Ｔ１：図１）で発生した転写残トナーは、回転するファーブラシ５３で散らされ、その一部がファーブラシ５３に付着する。残りの転写残トナーは、感光ドラム１に付着してファーブラシ５３を通過し、クリーニングブレード４５のエッジ４５ａに達して掻き落とされる。
【００４２】
ケーシング４４の開口部４４ａの下部を占めるように、すくいシート４７が取り付けられている。すくいシート４７は、厚さ６０μｍのウレタンシートである。すくいシート４７は、クリーニングブレード４５によって感光ドラム１表面から掻き落とされた転写残トナー、又はファーブラシ５３から落下した転写残トナーを、ケーシング４４内に落下させて、感光ドラム１側へ逆流させない。
【００４３】
クリーニングブレード４５は、取付け板５０に取り付けられており、取付け板５０は、ケーシング４４の上側の先端位置に固定されて開口部４４ａの上縁を形成している。ケーシング４４は、揺動軸５０ａを中心にして全体が傾動可能に支持されており、傾き角度を変化させることで、感光ドラム１に対するクリーニングブレード４５の当接圧が設定される。
【００４４】
ケーシング４４を長手方向に挟んだ両外側に一対の引っ張りばね４１が配置され、引っ張りばね４１の一端はケーシング４４に、他端は画像形成装置１００のフレームの台座４４ｂに取り付けられている。引っ張りばね４１の引っ張り力がケーシング４４全体を揺動軸５０ａの周りで矢印Ｒ６方向に回動させて、クリーニングブレード４５のエッジ４５ａを感光ドラム１に当接させている。
【００４５】
ファーブラシ５３は、開口部４４ａの反対側で、回転する回収ローラ５１に接触して転写残トナーを回収される。回収ローラ５１は、外径φ１２ｍｍのステンレスパイプで形成され、直径φ２０ｍｍのファーブラシ５３に対する進入量が１ｍｍになるよう配置されている。回収ローラ５１は、矢印Ｒ６方向にファーブラシ５３の周速に対して１１０％の周速でウイズ方向に回転している。回収ローラ５１、搬送スクリュー４８、及びファーブラシ５３は、歯車機構４３によって連動しており、駆動モータ４２に駆動されて一体に回転する。
【００４６】
回収ローラ５１の表面は、従来は、回収ブレードによって、トナーも研磨粒子もほぼ完全にせきとめて除去できるように鏡面に研磨されていた。しかし、ここでは、本発明のリサイクル手段を構成するために、＃１００から＃１５００までのガラスビーズを用いて、表面の最適な粗面化条件を求め、そのようなガラスビーズを用いたブラスト加工によって粗面化されている。
【００４７】
回収ローラ５１には、ウレタンゴムを用いて厚さ３ｍｍに形成された回収ブレード５２がカウンタ方向に当接している。回収ブレード５２と回収ローラ５１との当接部における回転方向のニップ長さは２０μｍである。
【００４８】
感光ドラム１からクリーニング装置５に入ったトナーは、その一部がファーブラシ５３に付着して回収ローラ５１に受け渡され、その後回収ブレード５２により掻き取られてケーシング４４内に落下する。ファーブラシ５３に付着したトナーは、ファーブラシ５３とともに回転して回収ローラ５１に移転した後に、回収ブレード５２によって掻き取られる。
【００４９】
ファーブラシ５３は、従来の静電クリーニング装置に使用されていたものと同じものを転用した。ファーブラシ５３は、ファイバーを起毛させたシートをステンレスパイプの外周面に接着して形成される。ナイロンにカーボンを分散して導電性を付与して抵抗を１×１０８Ω／ｃｍに調整したファイバーを用いており、ファイバーの単糸径は２７μｍ（５Ｄ：デニール）である。
【００５０】
なお、ファーブラシ５３の毛体の別の材質としては、例えばステンレス鋼等の金属ファイバーや、レーヨン、ＰＥＴ樹脂等の合成繊維にカーボンなどの導電性物質を添加して導電化処理したものがある。
【００５１】
クリーニング装置５は、クリーニング手段としてクリーニングブレード４５を使用し、クリーニング補助手段としてファーブラシ５３を使用している。ファーブラシ５３は、転写部（Ｔ１：図１）における記録材のジャム発生時に、大量の未転写トナーがクリーニングブレード４５に直接到達することを防止して、クリーニング不良を防ぐ。
【００５２】
また、ファーブラシ５３は、クリーニングブレード４５で掻き落とされたトナーをファイバーに保持し、その一部を感光ドラム１に再付着させて、感光ドラム１の回転によって再度、クリーニングブレード４５のエッジ４５ａに供給する。粉体であるトナーを、感光ドラム１とクリーニングブレード４５のエッジ４５ａとの間に供給することにより、両者間の摩擦力を低減して、クリーニングブレード４５のめくれなどを防止し、安定した良好なクリーニング性能を得るようにする効果も持っている。
【００５３】
すなわち、ファーブラシ５３は、トナーを保持して少しずつ感光ドラム１に戻すトナーのバッファ手段としても機能する。画像比率が低い画像の出力が続いた場合でも、ファーブラシ５３から戻されたトナーがクリーニングブレード４５のエッジ４５ａに供給されるため、クリーニングブレード４５のエッジ４５ａに滞留するトナーが枯渇しないで済む。
【００５４】
＜比較例＞
図３は比較例のクリーニング装置の構成の説明図である。
【００５５】
画像形成装置に対する低ランニングコスト化や高画質化への要求の高まりに応答して、耐摩耗性が高い感光ドラムが用いられる傾向が高まっている。耐摩耗性の高い感光ドラムでは、従来は感光ドラムが削れると同時に除去されていた帯電装置からの放電生成物が感光ドラム表面に残存し易くなり、これが原因となって、クリーニング性の低下や画像流れが生じることがある。
【００５６】
放電生成物の付着によって感光体表面の摩擦係数や付着力が大きく上昇すると、ブレードクリーニング方式では、摩擦力の上昇によってクリーニングブレード先端で振動、捩れ変形等が発生してクリーニング性が低下することがある。
【００５７】
また、放電生成物はイオン性であるため、感光体表面に付着すると空気中の水分を吸着し易くなり、高湿度環境で感光体の表面抵抗が低下する。感光体の表面抵抗が低下すると、静電像を形成する電荷が拡散し易くなって、画像流れと呼ばれる画像ボケが発生することがある。
【００５８】
画像流れを防止する１つの方法は、ヒーターによる加熱で感光体表面の水分吸着を回避する手法である。しかし、感光体にヒーターを設けると、感光体の構成が煩雑化するのみならず、温度制御等も必要となってシステムが複雑になり、画像形成装置の小型化、パーソナル化に対処できなくなる。ヒーターの昇温には一定の時間を要するので、電源投入からプリント開始までの時間（ウォームアップタイム）が伸びて消費電力も高まる。近年、省エネの要請からトナーの低融点化が進められているが、ヒーターによって感光体が加熱されると、感光体表面にトナーが融着し易くなる。
【００５９】
画像流れを防止する別の方法は、研磨粒子を含む現像剤を用いて感光体表面から放電生成物を削り取る手法である。現像装置から感光ドラムに研磨粒子を供給して、クリーニングブレードの先端やブラシローラの毛体表面に研磨粒子を保持させることで、感光体の摺擦に伴う放電生成物の研磨効果を高めることができる。
【００６０】
図３に示すように、比較例のクリーニング装置５Ｅでは、図２に示す回収ローラ５１及び回収ブレード５２の代わりに、回収ブレード５４が配置される。回収ブレード５４は、ファーブラシ５３に直接当接して配置され、回転するファーブラシ５３に過剰に付着したトナーを掻き落とす。回収ブレード５４によってファーブラシ５３から掻き落とされたトナーは、すべてケーシング４４内に落下して、搬送スクリュー４８によってケーシング４４から運び出され、回収容器（４９：図１）へ回収される。
【００６１】
図１に示すように、二成分現像剤に添加された研磨粒子は、現像装置３から、トナーに付着した状態、又は研磨粒子単独で感光ドラム１に供給される。トナーに付着した研磨粒子、又は感光ドラム１に直接付着した研磨粒子が感光ドラム１の回転に伴ってクリーニング装置５に入る。
【００６２】
ファーブラシ５３に捕捉されることなく感光ドラム１に付着したままファーブラシ５３を通過したトナー及び研磨粒子は、クリーニングブレード４５にて掻き取られてクリーニングブレード４５の先端に滞留する。そして、その状態で研磨粒子が感光ドラム１を摺擦して研磨することで、感光ドラム１に付着した放電生成物が除去される。
【００６３】
クリーニングブレード４５の先端に滞留していた研磨粒子の一部はクリーニングブレード４５をすり抜けて感光ドラム１とともに連れ回る。クリーニングブレード４５の先端に滞留していたトナー及び研磨粒子は、成長するとその一部がファーブラシ５３上に一部が落下し、別の一部はケーシング４４内に落下する。ケーシング４４内に落下したトナー及び研磨粒子は、搬送スクリュー４８によってケーシング４４から運び出され、回収容器（４９：図１）へ回収される。
【００６４】
ファーブラシ５３上に落下してファーブラシ５３に捕捉されたトナー及び研磨粒子は、ファーブラシ５３の回転に伴って感光ドラム１を摺擦し、研磨粒子は感光ドラム１の表面を研磨して放電生成物を除去する。
【００６５】
このような研磨粒子として現像剤に添加される外添剤には、従来からチタン酸ストロンチウムが利用されている。しかし、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化タングステンも利用できる。酸化ストロンチウム、酸化ホウ素、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム等も利用できる。
【００６６】
比較例のクリーニング装置５Ｅでは、上述したヒーターを備える必要も無く、構成も簡易で、省エネにも対応した画像形成プロセスが成立する。しかし、現像装置４に補給される現像剤に研磨粒子を添加することは、トナーの帯電特性や耐久特性に少なからず影響を与える場合があり、画像濃度の低下やトナー飛散の要因となる場合がある。
【００６７】
このため、現像剤への研磨粒子の添加量は可能な限り少なくすることが好ましく、そのためには研磨粒子を効率よく活用することが重要である。しかし、比較例のクリーニング装置５Ｅでは、供給される研磨粒子がトナーとともに次々に廃棄されてしまうために、研磨粒子が効率に使われる構成とはいえなかった。
【００６８】
そこで、図２に示すように、実施例１のクリーニング装置では、リサイクル手段（５１、５２）がブラシローラ（５３）から研磨粒子及びトナーを回収した後に研磨粒子を分離してブラシローラ（５３）に再付着させている。リサイクル手段は、回転してブラシローラに当接して研磨粒子及びトナーを表面に転移される回収ローラ５１と、回収ローラ５１に当接して研磨粒子及びトナーを掻き取る回収ブレード５２とを有する。そして、回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部が研磨粒子をすり抜けさせつつトナーをせき止める。
【００６９】
研磨粒子は、平均粒径がトナーよりも小さいため、回収ローラ５１の表面に、回収ローラの長手方向における十点平均粗さがトナーの平均粒径よりも小さく研磨粒子の平均粒径よりも大きい凹凸を形成している。これにより、回収ブレード５２によってトナーが掻き取られるほどには研磨粒子が掻き取られなくなる。従来のファーブラシクリーニング装置における回収ローラとして一般的な鏡面仕上げされた金属ローラを用いる場合よりも回収ローラに研磨粒子が連れ回ってブラシローラに再付着する可能性が高まる。その結果、ブラシローラに付着して連れ回る研磨粒子が増える。
【００７０】
また、ブラシローラの毛体断面が円形であるため、回収ローラ５１からブラシローラへの移転効率を高めるように、回収ローラ５１の長手方向における凹凸の凹所の平均曲率半径がブラシローラの毛体断面の半径よりも大きい。そのような凹凸は、ブラシローラの毛体断面の直径よりも大きい平均粒径の球形ガラスビーズを用いてブラスト加工されている。
【００７１】
＜実施例１＞
図４は回収ローラ表面の表面粗さの説明図である。図５はトナーの平均粒径と回収ローラ表面の表面粗さの関係の説明図である。図６はファーブラシのファイバー径と回収ローラ表面の表面粗さの関係の説明図である。
【００７２】
図２に示すように、実施例１では、回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部に、研磨粒子及びトナーが一時的に滞留するトナー溜まりが形成される。トナー溜まりでは、移動する回収ローラ５１表面と静止した回収ブレード５２間でトナーの回転運動が生じるので、攪拌と摩擦を受けてトナーに付着した研磨粒子がトナーから遊離し易い。トナーから遊離した研磨粒子は、滞留したトナーの間をすり抜けて回収ブレード５２の先端に集まり、回収ローラ５１表面の凹凸に拘束されて回収ブレード５２を通過する。回収ブレード５２をすり抜けた研磨粒子は、回収ローラ５１の回転に伴ってファーブラシ５３に再び接触して付着する。ファーブラシ５３に付着した研磨粒子は、感光ドラム１を摺擦して研磨する。研磨粒子の一部は、ファーブラシ５３から感光ドラム１へ移動し、クリーニングブレード４５の先端に供給され、そこで再び感光ドラム１を研磨する。
【００７３】
このような構成により、従来トナーとともに廃棄されていた研磨粒子も、回収ローラ５１によってトナーから分離され、再びファーブラシ５３に供給されるので、研磨粒子の利用効率が上がる。このため、トナーに添加する研磨粒子を少なくでき、研磨粒子の増加による現像特性の影響を最小限に押さえることができる。
【００７４】
実施例１では、回収ローラ５１を粗面化して、回収ローラ５１に当接した回収ブレード５２でトナーに付着した研磨粒子をすり抜けさせる。すり抜けて回収ローラ５１に連れ回る研磨粒子をファーブラシ５３に再付着させることで、研磨粒子をリサイクルして研磨粒子の有効活用を図っている。
【００７５】
研磨粒子の再利用性を高めるためには、回収ローラ５１上で如何に研磨粒子のみを選択的にすり抜けさせ、トナーをすり抜けさせないかが重要である。そのために、回収ローラ５１表面の粗さと研磨粒子の平均粒径の関係を規定する必要がある。
【００７６】
図４の（ａ）に示すように、通常トナーＡと研磨粒子の粒径分布が測定された。通常トナーＡは、平均粒径Ｍａを中心とする正規分布の粒子個数分布、研磨粒子は、平均粒径ｍを中心とする正規分布の粒子個数分布である。従って、通常トナーＡに対しては、十点平均粗さＲｚを上限値Ｍａと下限値Ｍｋと間に設定することが望ましい。
【００７７】
図４の（ｂ）に示すように、微粒子トナーＡと研磨粒子の粒径分布が測定された。微粒子トナーＢは、平均粒径Ｍｂを中心とする正規分布の粒子個数分布、研磨粒子は、平均粒径ｍを中心とする正規分布の粒子個数分布である。従って、微粒子トナーＢに対しては、十点平均粗さＲｚを上限値Ｍｂと下限値Ｍｋと間に設定することが望ましい。
【００７８】
図５に示すように、回収ローラ５１と回収ブレード５３の当接部において、トナーの平均粒径と回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚとの関係が規定される。回収ローラ５１に付着して移動するトナーを回収ブレード５２でせき止めるには、回収ローラ５１と回収ブレード５２間に生じる隙間がトナーの粒径以下である必要がある。隙間がトナーの粒径以上であると、回収ローラ５１上の凹凸の窪みにあるトナーが回収ブレード５１に引っ掛からないですり抜けてしまう。
【００７９】
回収ローラ５１表面の凹凸の深さは十点平均粗さＲｚを用いて代表的に表すことができる。ここで、σａを通常トナーＡの粒径分布の標準偏差とし、σｂを微粒子トナーＢの粒径分布の標準偏差とする。
【００８０】
標準偏差σａ、σｂは、トナーの粒径分布を正規分布近似することによって得られる。正規分布であれば、図４の（ａ）に示す平均値Ｍａ±３σａの範囲には、通常トナーＡの粒子母数のうち９９％以上が含まれる。そして、粒径がＭａ−３σａ以上のトナーをせき止められる隙間であれば、通常トナーＡのほぼすべてをせき止めることができる。
【００８１】
図５に示すように、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚをＭａ−３σａより小さくすることで、ほぼ完全に通常トナーＡをせき止めることができる。
【００８２】
一方、回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部で研磨粒子をすり抜けさせる条件としては、せき止める条件とは逆に、回収ローラ５１と回収ブレード５２との隙間が研磨粒子の粒径より大きい必要がある。研磨粒子の粒径の標準偏差をσｋ、平均粒径をＭｋとするとＭｋ＋３σｋ以下の粒径範囲に研磨粒子の９９％以上が含まれる。そして、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚをＭｋ＋３σｋより大きくすることで、研磨粒子の大部分をすり抜けさせることができる。
【００８３】
従って、トナー及び研磨粒子の平均粒径Ｍ、粒径分布σが異なる場合、トナー及び研磨粒子の平均粒径Ｍ、標準偏差σから回収ローラ５１の適切な十点平均粗さＲｚを規定できる。
【００８４】
図４の（ａ）に示す通常トナーＡの場合、次式の関係を満たすことによって、回収ローラ５１上で通常トナーＡをせき止めつつ研磨粒子のみをすり抜けさせて、ファーブラシ５３との接触部に研磨粒子を搬送できる。
Ｍｋ＋３σｋ＜Ｒｚ＜Ｍａ−３σａ ・・（１）
【００８５】
図４の（ｂ）に示す微粒子トナーＢの場合、次式の関係を満たすことによって、回収ローラ５１上で微粒子トナーＢをせき止めつつ研磨粒子のみをすり抜けさせて、ファーブラシ５３との接触部に研磨粒子を搬送できる。
Ｍｋ＋３σｋ＜Ｒｚ＜Ｍｂ−３σｂ ・・（２）
【００８６】
ところで、回収ブレード５２をすり抜けた研磨粒子の大部分は回収ローラ５１表面の凹部に付着している。このため、回収ローラ５１表面の研磨粒子を効率よくファーブラシ５３へ移行させるには、ファーブラシ５３のファイバーの先端が回収ローラ５１表面の凹部に入り込む必要がある。そこで、ファーブラシ５３のファイバーが回収ローラ５１の凹部に入り込むための条件について考察する。
【００８７】
ファーブラシの先端は、円柱状にカット処理されるので、ファイバーのカット面は、ほとんどがファイバーの繊維方向に対して垂直な面となる。
【００８８】
図６の（ａ）に示すように、ファイバーのカット面が繊維方向に対して垂直な場合、ファイバー先端が凹部に最も深く入り込むのは、ファイバーのカット面が回収ローラ５１に対して９０°に立った場合である。
【００８９】
図６の（ｂ）に示すように、（ａ）の状態をファイバーのカット面側から見ると、ファイバーの曲率より、回収ローラ５１表面の凹部の曲率が大きければ、ファーブラシ５３が回収ローラ５１表面の凹部の底まで侵入することが分かる。
【００９０】
回収ローラ５１表面の凹部の形状は、粗面化処理する方法に左右される。実施例１では、球状のガラス粒子を用いたブラスト処理であるため、ブラスト粒子の粒径に対応して凹部の曲率が決まる。
【００９１】
ファーブラシのファイバー単糸径をＤｆとし、ブラスト粒子の粒径をＤｂとしたとき、次式の関係を満たすことによって、ファーブラシ５３の先端が回収ローラ５１の凹部から効率良く研磨粒子を掻き出すことができる。これにより、回収ローラ５１上の研磨粒子が効率良くファーブラシ５３に付着する。
Ｄｂ＞Ｄｆ ・・（３）
【００９２】
以下の表１〜表５に示すように、上記（１）〜（３）式の関係を実証すべく、画像形成装置１００を用いて、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚ、ファーブラシ５３の単糸径Ｄｆを異ならせて画像流れ試験を行なった。画像流れ試験は、３０℃、８０％ＲＨの高温多湿の試験環境において、１０万枚の間欠的な画像形成を行い、出力された画像上の画像流れの度合いを目視で確認して行なった。画像流れの度合いは三段階で評価し、画像流れ無しを〇、画像の一部に画像流れありを△、画像全面に画像流れありを×とした。
【００９３】
また、ファーブラシ５３に付着した研磨粒子を定量化するために、蛍光Ｘ線分析装置による元素解析を行なった。蛍光Ｘ線分析は、堀場製作所のＸＧＴ−５０００を用いて各条件でのファーブラシ５３にＸ線を直接照射し、研磨粒子に含まれる元素のスペクトル強度ピーク値を測定して定量化を行なった。実施例１では研磨粒子としてチタン酸ストロンチウムを用いたので、定量化はストロンチウム（Ｓｒ）のスペクトル強度ピーク値で行なった。
【００９４】
また、回収ローラ５１と回収ブレード５２との当接部におけるトナーのすり抜け状態を確認するために、回収ローラ５１の回収ブレード５２下流位置で、トナー付着量を目視で確認した。回収ローラ５１上のトナーの存在状態は、十点平均粗さＲｚ等の条件によって二値的な挙動を示したので、二段階の多、少で評価した。
【００９５】
（実験１）
最初に、通常トナーＡを用いて十点平均粗さＲｚを振った。通常トナーＡは、平均粒径Ｍａ＝６．０μｍ、標準偏差σａ＝１．０μｍである。通常トナーＡには、研磨粒子として平均粒径Ｍｋ＝０．１０μｍ、標準偏差σｋ＝０．０１μｍのチタン酸ストロンチウムを１．０重量％の割合で添加し、他に流動性付与剤として中心粒径０．０２μｍのシリカを添加した。ファーブラシ５３のファイバー単糸径Ｄｆ＝２７μｍとし、ブラスト粒子の粒径Ｄｂ＝４０μｍに固定した。その実験結果を表１に示す。
【００９６】
【表１】
【００９７】
式（１）に上記数値を代入すれば、図４の（ａ）に示すように、回収ローラ５１の十点平均粗さＲｚは、０．１３μｍ以上３．０μｍ以下の範囲が好ましい。表１でも、この範囲入る実施例１−１、１−２、１−３、１−４において画像流れは見られない。そして、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚが０．１３μｍ未満の比較例１−１は、ファーブラシ５３にリサイクルされる研磨粒子が少な過ぎて画像流れが発生したと考えられる。
【００９８】
このことは、ストロンチウムのスペクトル強度ピーク値でも裏付けられている。実施例１−１、１−２、１−３、１−４のようにピーク値が６０以上であれば、十分な量の研磨粒子がファーブラシ５３にリサイクルされて画像流れが発生しないと推定できる。
【００９９】
ファーブラシ５３に保持されている研磨粒子の量が多いと、ファーブラシ５３による感光ドラム１の研磨効果が高まるからである。これに加えて、ファーブラシ５３から感光ドラム１に研磨粒子が十分に供給されてクリーニングブレード４５の先端に運ばれ、クリーニングブレード４５の先端での研磨効果も高まるからである。
【０１００】
一方、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚが３．０μｍを越える比較例１−２は、回収ローラ５１上のトナーが増加して、画像流れが発生した。これは、回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部でトナーが分離されず、研磨粒子と一緒にトナーが回収ローラ５１に連れ回ってファーブラシ５３にリサイクルされたためと考えられる。ファーブラシ５３のファイバーに付着した大粒径のトナーは、ファイバーに付着した小粒径の研磨粒子と感光ドラム１との接触機会を減らしてしまう。また、クリーニングブレード４５で掻き落とされるトナーが増えてクリーニングブレード４５の先端に滞留する研磨粒子が減ってしまう。トナーとともにケーシング４４に落下して、搬送スクリュー４８によって速やかに排出されてしまう研磨粒子の割合が増えてしまう。これらにより、研磨粒子による研磨効果が阻害される。
【０１０１】
（実験２）
次に、微粒子トナーＢを用いて十点平均粗さＲｚを振った。微粒子トナーＢは、平均粒径Ｍｂ＝５．０μｍ、標準偏差σｂ＝１．２μｍである。微粒子トナーＢには、研磨粒子として平均粒径Ｍｋ＝０．２０μｍ、標準偏差σｋ＝０．０２μｍのチタン酸ストロンチウムを１．０重量％の割合で添加し、他に流動性付与剤として中心粒径０．０２μｍのシリカを添加した。ファーブラシ５３のファイバー単糸径Ｄｆ＝２７μｍ、ブラスト粒子の粒径Ｄｂ＝４０μｍは実験１と同一である。その実験結果を表２に示す。
【０１０２】
【表２】
【０１０３】
式（２）に上記数値を代入すれば、図４の（ｂ）に示すように、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚは、０．２６μｍ以上１．４０μｍ以下の範囲が好ましい。表２でも、この範囲に入る実施例１−５、１−６において画像流れが見られなかい。そして、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚが０．２６μｍ未満の比較例１−３、１−４では、ファーブラシ５３にリサイクルされる研磨粒子が少な過ぎて画像流れが発生したと考えられる。また、回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚが１．４０μｍを越える比較例１−５、１−６では、トナーが回収ブレード５２をすり抜けてブラシローラ５３に大量に付着した結果、研磨粒子による研磨効果が損なわれて画像流れが発生したと考えられる。
【０１０４】
（実験３）
次に、図６の（ｂ）に示すように、回転方向から見た回収ローラ５１表面の凹部の曲率半径を振った。通常トナーＡを用いて、ブラスト粒子の粒径Ｄｂを１５、２０、２７、３５、４０μｍに変化させた。回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚ＝０．３μｍ、ファーブラシ５３のファイバー単糸径Ｄｆ＝２７μｍは共通である。その実験結果を表３に示す。
【０１０５】
【表３】
【０１０６】
式（３）にＤｆ＝２７μｍを代入すれば、図６の（ｂ）に示すように、ブラスト粒子の粒径Ｄｂの最適な範囲は２７μｍ以上、凹部の曲率半径は１３．５μｍ以上である。表３でも、Ｄｂ＝２７μｍの実施例１−７、Ｄｂ＝３５μｍの実施例１−８、Ｄｂ＝４０μｍの実施例１−９では画像が流れが発生していない。
【０１０７】
そして、ブラスト粒子の粒径Ｄｂが２７μｍ未満である比較例１−７、１−８では画像流れが発生した。これは、ファーブラシ５３が回収ローラ５１の凹部に十分入り込まないために、ファーブラシ５３に研磨粒子が十分に移転せず、研磨粒子による研磨効果が不足したためと考えられる。このことは、ストロンチウムのスペクトル強度ピーク値でも裏付けられており、比較例１−７、１−８では、ピーク値が６０未満で、ファーブラシ５３の研磨粒子量が不足している。
【０１０８】
（実験４）
次に、ファーブラシ５３のファイバー単糸径Ｄｆ＝３５μｍの場合について、実験３と同様に、ブラスト粒子の粒径Ｄｂを１５、２０、２７、３５、４０μｍに変化させた。回収ローラ５１表面の十点平均粗さＲｚ＝０．３μｍ、トナー及び研磨粒子は実験３と共通である。その実験結果を表４に示す。
【０１０９】
【表４】
【０１１０】
式（３）にＤｆ＝３５μｍを代入すれば、ブラスト粒子の粒径Ｄｂの最適な範囲は３５μｍ以上、凹部の曲率半径は１７．５μｍ以上である。表４でも、Ｄｂ＝３５μｍ以上の実施例１−１０、１−１１では画像が流れが発生していない。
【０１１１】
そして、ブラスト粒子の粒径Ｄｂが３５μｍ未満である比較例１−９、１−１０、１−１１では、ストロンチウムのスペクトル強度ピーク値が６０未満となっている。ファーブラシ５３が回収ローラ５１の凹部に十分入り込まないために、ファーブラシ５３の研磨粒子量が不足して、画像流れが発生している。
【０１１２】
（実験５）
比較例１−１３として、回収ローラ５１の回転を停止し、回収ローラ５１をファーブラシ５３の当接部材としてのみ作用させた場合との比較を行った。この場合、回収ローラ５１にトナーは回収されず、回収ローラ５１に接触したファーブラシ５３の回転に伴って、ファーブラシ５３に付着したトナーが弾かれて飛ばされるため、図３に示す比較例に対応する結果となる。その実験結果を表５に示す。
【０１１３】
【表５】
【０１１４】
凹凸を形成した回収ローラ５１と回収ブレード５２とを持たない比較例１−１３では、ストロンチウムのスペクトル強度ピーク値が６０未満でファーブラシ５３上の研磨粒子が十分でなく、画像流れが発生した。
【０１１５】
以上により、以下の関係が実証された。回収ローラ５１の十点平均粗さをＲｚ、トナーの平均粒径をＭｔ、粒径分布の標準偏差をσｔ、研磨粒子の平均粒径をＭｋ、粒径分布の標準偏差をσｋ、ファーブラシ５３のファイバー単糸径をＤｆ、ブラスト粒子の粒径をＤｂとする。このとき、実施例１では、以下の条件が満たされれば、画像流れは発生しない。
Ｍｔ＋３σｔ＜Ｒｚ＜Ｍｋ−３σｋ
Ｄｂ＞Ｄｆ
【０１１６】
これにより、十点平均粗さＲｚを「Ｍｔ＜Ｒｚ＜Ｍｋ」とする場合よりもさらに効率的に回収ローラ５１上でトナーから研磨粒子を分離して、研磨粒子のみをファーブラシ５３へ供給することができる。従って、ファーブラシ５３の研磨粒子の付着量がさらに増えて画像流れが防止される。
【０１１７】
＜実施例２＞
図７は実施例２のクリーニング装置の構成の説明図である。実施例２は、図１に示す画像形成装置１００にクリーニング装置５を置き換えて搭載され、実施例１との違いはファーブラシ５３及び回収ローラ５１に電圧を印加する手段を有することのみである。従って、図２と共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１１８】
実施例１では、回収ローラ５１に連れ回る研磨粒子を増やすことで、研磨粒子の濃度差によって回収ローラ５１からファーブラシ５３へ研磨粒子を移転させた。これに対して、実施例２では、研磨粒子がトナーとの摩擦で帯電することを利用して、濃度差に加えて電気的にも回収ローラ５１からファーブラシ５３へ研磨粒子を移転させるようにした。
【０１１９】
図７に示すように、実施例２のクリーニング装置５Ａでは、ファーブラシ５３と回収ローラ５１とに、それぞれ電源Ｄ５、Ｄ６が接続されている。電源Ｄ５は、ファーブラシ５３に−５０Ｖの直流電圧を印加する。電源Ｄ６は、回収ローラ５１に＋１００Ｖの直流電圧を印加する。ファーブラシ５３及び回収ローラ５１は導電性であって、少なくとも回収ローラにトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加されている。ファーブラシ５３に対して回収ローラ５１がトナーの帯電極性と逆極性の電位を持つように、ファーブラシ５３と回収ローラ５１の少なくとも一方に直流電圧を印加する。
【０１２０】
図１に示す転写部Ｔ１の下流側で感光ドラム１の残留電位を測定したところ、露光部で約−１００Ｖ、非露光部で約−３００Ｖであった。また、感光ドラム１から転写残トナーを回収して帯電量を測定したところ、約−１０μＱ／ｇであった。
【０１２１】
−５０Ｖの直流電圧を印加したファーブラシ５３は、感光ドラム１（約−１００Ｖ、−３００Ｖ）に対して正極性のため、ファーブラシ５３と感光ドラム１の当接部では、転写残トナーがファーブラシ５３へ向かう静電気力を受ける。このため、研磨粒子を付着したトナーが実施例１よりも多く感光ドラム１からファーブラシ５３へ移動する。
【０１２２】
また、＋１００Ｖの直流電圧を印加した回収ローラ５１は、−５０Ｖの直流電圧を印加したファーブラシ５３に対して正極性のため、ファーブラシ５３と回収ローラ５１の当接部では、回収トナーが回収ローラ５１へ向かう静電気力を受ける。このため、回収トナーが実施例１よりも多くファーブラシ５３から回収ローラ５１へ移動する。
【０１２３】
ここで、研磨粒子としてのチタン酸ストロンチウムは、トナーとの摩擦によって正帯電する特性をもっている。回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部では、回収トナーが滞留して攪拌され、このときのトナーと研磨粒子の摩擦によって、研磨粒子（チタン酸ストロンチウム）は正極性に帯電する。そして、実施例１と同様に、攪拌の過程で回収ローラ５１と回収ブレード５２の当接部をすり抜けた研磨粒子が、回収ローラ５１に連れ回ってファーブラシ５３に接触する。
【０１２４】
このとき、−５０Ｖの直流電圧を印加したファーブラシ５３は、＋１００Ｖの直流電圧を印加した回収ローラ５１に対して負極性のため、ファーブラシ５３と回収ローラ５１の当接部では、研磨粒子がファーブラシ５３へ向かう静電気力を受ける。このため、実施例１より多くの研磨粒子が効率よくファーブラシ５３に移動する。
【０１２５】
ファーブラシ５３に担持された研磨粒子は、ファーブラシ５３と感光ドラムの当接部において、感光ドラム１へ向かう静電気力を受けるため、一部が感光ドラム１へ移動する。トナー及び研磨粒子の物理的な付着力のみに頼った実施例１の構成よりも効率的に感光ドラム１へ移動する。
【０１２６】
実施例２の構成において実施例１と同様の画像流れ試験を行なって、ファーブラシ５３のストロンチウムのスペクトル強度ピーク値を測定したところ、ファーブラシ５３上の研磨粒子量が実施例１よりも増加していた。この結果を表６に示す。
【０１２７】
【表６】
【０１２８】
これはトナー及び研磨粒子を静電気力によって積極的に制御することによって、研磨粒子の再利用効率が更に高くなったことを意味する。トナーと逆極性に帯電する研磨粒子を用いてファーブラシと回収ローラに電圧を印加することで、現像剤に添加する研磨粒子を最小限にして画像流れを効果的に防止できることを意味する。
【０１２９】
トナーがマイナス、研磨粒子がプラスの電荷をもつならば、感光体の電圧＜ファーブラシの印加電圧＜回収ローラの電圧、となるような構成をとることで、研磨粒子の移動を円滑かつ効率よく行なうことができる。
【０１３０】
なお、チタン酸ストロンチウムと同様な帯電特性を持つものとして、酸化セリウムなど、トナーと反対極性の電荷に帯電するものを実施例２の構成において好適に用いることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
トナー像を形成して記録材に転写する画像形成装置。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 感光ドラム
５ クリーニング装置
４４ ケーシング
４５ クリーニングブレード
４７ すくいシート
４８ 搬送スクリュー
５１ 回収ローラ
５２ 回収ブレード
５３ ファーブラシ
１００ 画像形成装置
Ｄ５、Ｄ６ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転して感光体を摺擦して感光体表面から研磨粒子及びトナーを除去するブラシローラを備えたクリーニング装置において、
前記ブラシローラから研磨粒子及びトナーを回収した後に研磨粒子を分離して前記ブラシローラに再付着させるリサイクル手段を備えたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記リサイクル手段は、回転して前記ブラシローラに当接して研磨粒子及びトナーを表面に転移される回収ローラと、前記回収ローラに当接して研磨粒子及びトナーを掻き取る回収ブレードとを有し、前記回収ローラと前記回収ブレードの当接部が研磨粒子をすり抜けさせつつトナーをせき止めることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項３】
研磨粒子は、平均粒径がトナーよりも小さく、
前記回収ローラの表面に、前記回収ローラの長手方向における十点平均粗さがトナーの平均粒径よりも小さく研磨粒子の平均粒径よりも大きい凹凸が形成されていることを特徴とする請求項２記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記ブラシローラの毛体断面が円形であって、前記凹凸は、前記回収ローラの長手方向における凹所の平均曲率半径が前記ブラシローラの毛体断面の半径よりも大きいことを特徴とする請求項３記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記回収ローラは、前記ブラシローラの毛体断面の直径よりも大きい平均粒径の球形ガラスビーズを用いてブラスト加工されていることを特徴とする請求項４記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記ブラシローラ及び前記回収ローラは導電性であって、前記ブラシローラに対して前記回収ローラがトナーの帯電極性と逆極性の電位を持つように、前記ブラシローラと前記回収ローラの少なくとも一方に直流電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載のクリーニング装置。
【請求項７】
感光体の回転方向における前記ブラシローラの下流側に位置させて、感光体に当接するクリーニングブレードが配置されることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のクリーニング装置。
【請求項１】
回転して感光体を摺擦して感光体表面から研磨粒子及びトナーを除去するブラシローラを備えたクリーニング装置において、
前記ブラシローラから研磨粒子及びトナーを回収した後に研磨粒子を分離して前記ブラシローラに再付着させるリサイクル手段を備えたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記リサイクル手段は、回転して前記ブラシローラに当接して研磨粒子及びトナーを表面に転移される回収ローラと、前記回収ローラに当接して研磨粒子及びトナーを掻き取る回収ブレードとを有し、前記回収ローラと前記回収ブレードの当接部が研磨粒子をすり抜けさせつつトナーをせき止めることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項３】
研磨粒子は、平均粒径がトナーよりも小さく、
前記回収ローラの表面に、前記回収ローラの長手方向における十点平均粗さがトナーの平均粒径よりも小さく研磨粒子の平均粒径よりも大きい凹凸が形成されていることを特徴とする請求項２記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記ブラシローラの毛体断面が円形であって、前記凹凸は、前記回収ローラの長手方向における凹所の平均曲率半径が前記ブラシローラの毛体断面の半径よりも大きいことを特徴とする請求項３記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記回収ローラは、前記ブラシローラの毛体断面の直径よりも大きい平均粒径の球形ガラスビーズを用いてブラスト加工されていることを特徴とする請求項４記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記ブラシローラ及び前記回収ローラは導電性であって、前記ブラシローラに対して前記回収ローラがトナーの帯電極性と逆極性の電位を持つように、前記ブラシローラと前記回収ローラの少なくとも一方に直流電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載のクリーニング装置。
【請求項７】
感光体の回転方向における前記ブラシローラの下流側に位置させて、感光体に当接するクリーニングブレードが配置されることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のクリーニング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−３９４２７（Ｐ２０１１−３９４２７Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９０５１（Ｐ２００９−１８９０５１）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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