JP2005099340A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基本的にクリーニングブレードのバウンディングやブレード捲れなどによるクリーニング不良が発生せず、しかも、有機感光体の線速が大きいものであってもブレード鳴き現象が発生しない画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 回転される有機感光体と、この上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するトナー像形成手段と、有機感光体上に形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、有機感光体の表面に当接するクリーニングブレードよりなるクリーニング手段とを有し、クリーニングブレードの厚みａ（ｍｍ）に対するクリーニングブレードの自由長ｂ（ｍｍ）の比ｂ／ａの値が、有機感光体の線速ＬＳ（ｍｍ／ｓｅｃ）との関係において、「２．９ＬＳ／１０００＋３．７＜ｂ／ａ＜３．１ＬＳ／１０００＋３．９」の範囲内とされていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式による画像形成装置に関する。

例えば、複写機、プリンタなどにおいて用いられる電子写真方式による画像形成装置において、有機感光体の表面上の未転写トナーを除去するクリーニング手段としては、単純な構成で良好なクリーニング結果が得られることから、ポリウレタンゴムなどのゴム弾性体よりなる平板状のクリーニングブレードの先端縁を有機感光体に当接させて、この先端縁によって有機感光体の表面上の未転写トナーを掻き落とす構成のものが多く利用されている。

しかし、有機感光体は、有機感光層の機械的強度が小さいため、長期間の使用により表面の劣化や傷を発生しやすく、また、クリーニング工程において、有機感光体に当接するクリーニングブレードの先端縁が有機感光体の移動方向に追従して反転するブレード捲れや、クリーニングブレードが有機感光体の表面に対して離接するバウンディングなどの現象が発生しやすい。

一方、最近は、形成される可視画像の高画質化を達成するために、画像形成装置において小粒径のトナー粒子が用いられており、小粒径のトナー粒子を得る方法としては、いわゆる重合法によるトナーの製造方法が知られている。しかし、重合法により製造されたトナーは、その粒子の形状が、粉砕法で製造されたトナー粒子に比べて球形に近くて径が小さく、そのためにクリーニング手段によって未転写トナーを十分に除去することが困難であり、その結果、形成される可視画像に、クリーニング不良による背景汚れ、黒スジなどの画像欠陥が発生し易い、という欠点を有している。

この欠点を解消するために、クリーニングブレードとして反発弾性係数の高い材料よりなるものが用いられている。反発弾性係数の高い材料よりなるクリーニングブレードを用いることにより、スティックスリップと呼ばれるクリーニングに有効なクリーニングブレードの運動が十分に発生するようになってトナー粒子の掻き落しが促進される。ここに、スティックスリップとは、感光体の回転による移動に伴って当該感光体の表面に当接するクリーニングブレードの先端縁が当該感光体に接近する方向と離間する方向に振動する微小な往復運動である。
しかしながら、このようなクリーニングブレードを用いる画像形成装置においては、クリーニングブレードの先端縁における微細な振動が有機感光体に共振して、ブレード鳴き現象と呼ばれる不快な異常音が発生することがある。
このブレード鳴き現象は、特に有機感光体の線速の大きい、いわゆる高速機において顕著に現れる。

このブレード鳴き現象の問題を解決するための手段として、クリーニングブレードと、このクリーニングブレードを支持する支持ホルダとの間に、例えばポリエチレンテレフタラートなどにより形成された薄い板状の振動緩衝部材を挟み込み、クリーニングブレードが有機感光体に共振することを抑止することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方法は、振動緩衝部材を取り付けることが必要であって、工業的に有利な方法ではない。また、支持ホルダ、振動緩衝部材、クリーニングブレードを両面テープにより接着するので、接着力の不足によってクリーニングブレードが破損するおそれがある。

また、ブレード捲れやブレード鳴き現象の問題を解決するための別の手段として、例えばＪＩＳ Ａ硬度が７５〜８０℃の硬いクリーニングブレードを用いると共に、有機感光体の表面に、ポリテトラフルオロエチレンが分散された表面保護層を形成し、これによりクリーニングブレードと有機感光体との間の摩擦力を低減させることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、この方法は、表面保護層を形成する工程が必要であって、工業的に有利な方法ではない。
特開２００２−７２８０１号公報 特開平９−５０２１７号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、基本的にクリーニングブレードのバウンディングやブレード捲れなどによるクリーニング不良が発生せず、しかも、有機感光体の線速が大きいものであってもブレード鳴き現象が発生しない画像形成装置を提供することにある。

本発明の画像形成装置は、回転される有機感光体と、この有機感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するトナー像形成手段と、有機感光体上に形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、有機感光体の表面に当接するクリーニングブレードが、その基端部において支持ホルダにより支持されてなるクリーニング手段とを有する画像形成装置において、
クリーニングブレードの厚みａ（ｍｍ）に対する支持ホルダの先端からクリーニングブレードの先端までのクリーニングブレードの自由長ｂ（ｍｍ）の比ｂ／ａの値が、有機感光体の線速ＬＳ（ｍｍ／ｓｅｃ）との関係において、下記式（１）の範囲内とされていることを特徴とする。

式（１）
２．９ＬＳ／１０００＋３．７＜ｂ／ａ＜３．１ＬＳ／１０００＋３．９

この画像形成装置においては、クリーニングブレードの厚みａが１．６〜３（ｍｍ）の範囲であり、自由長ｂが８．８〜１３．５（ｍｍ）の範囲であることが好ましい。
また、この画像形成装置においては、有機感光体の線速ＬＳが３５０〜６００（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲に設定されていることが好ましい。

また、この画像形成装置においては、クリーニングブレードは、その２５℃環境下での反発弾性係数が５０〜７５％のものであることが好ましく、その硬度がＪＩＳ Ａ硬度で６５〜７３°のものであることが好ましい。

さらに、この画像形成装置においては、クリーニングブレードの、有機感光体の中心に対する押圧力の大きさが、１７６．４〜２４５．０ｍＮ／ｃｍに設定されていることが好ましく、クリーニングブレードの、有機感光体に対する実効当接角が７〜２０°に設定されていることが好ましい。

上記の画像形成装置によれば、クリーニングブレードの厚みａ（ｍｍ）に対する当該クリーニングブレードの自由長ｂ（ｍｍ）の比ｂ／ａの値が、有機感光体の線速ＬＳ（ｍｍ／ｓｅｃ）との関係において、上記式（１）の範囲内とされていることにより、バウンディングおよびブレード捲れが抑止されながらスティックスリップが十分に発生した状態を得ることができて、基本的にクリーニング不良が発生せずに画像欠陥のない良好な可視画像を形成することができ、しかも、ブレード鳴き現象が抑制されて不快な異常音を発することがない。

以下、本発明について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の構成の一例を示す説明図、図２は、図１におけるクリーニングブレードの周辺を拡大して模式的に示す説明図である。
この画像形成装置は、図１において矢印の方向に回転されるドラム状の有機感光体１０と、各々、この有機感光体１０の外周面領域に、その回転方向に沿って並ぶよう配設された、有機感光体１０の表面を帯電させる帯電装置１１、有機感光体１０の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置１２、トナーを含む現像剤により静電潜像を顕在化させてトナー像を形成する現像器１３、このトナー像を転写領域において記録材Ｐに転写する転写手段１４、有機感光体１０から記録材Ｐを分離させる分離装置１５および転写領域を通過した有機感光体１０上の未転写トナーを除去するクリーニングブレード２１を有するクリーニング手段２０を具えてなるものである。
また、１６は、転写領域より搬送される記録材Ｐ上の未定着トナー像を定着させて可視画像を形成する定着装置である。
この画像形成装置においては、帯電装置１１、露光装置１２および現像器１３によりトナー像形成手段が構成されている。

有機感光体１０は、ドラム状金属基体の外周面に有機光導電体を含有させた樹脂よりなる有機感光層が形成されてなるものであり、図１において紙面に垂直な方向に伸びる状態で配設されている。
有機感光層を構成する樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂などを例示することができる。

また、有機感光体の有機感光層の種類は、電荷発生機能を有する物質と電荷輸送機能を有する物質とを共に含有する単一層型のものに限定されるものではなく、電荷発生機能および電荷輸送機能を各々異なる層、すなわち電荷発生層（ＣＧＬ）および電荷輸送層（ＣＴＬ）に機能分離させた積層構造の機能分離型のものであっってもよい。

例えば、負帯電用の有機感光体としては、ドラム状金属基体上に中間層を形成し、この中間層の上に、さらに電荷発生層（ＣＧＬ）および電荷輸送層（ＣＴＬ）がこの順で積層されて形成された構成とされる。一方、正帯電用の有機感光体としては、ドラム状金属基体上に中間層を形成し、この中間層の上に、さらに電荷輸送層（ＣＴＬ）および電荷発生層（ＣＧＬ）がこの順で積層されて形成された構成とされる。

電荷発生層（ＣＧＬ）には、電荷発生物質（ＣＧＭ）およびこれを分散し製膜するためのバインダー樹脂が含有されており、必要に応じてその他の添加剤が含有されていてもよい。電荷発生層（ＣＧＬ）の膜厚は、０．０１〜２μｍであることが好ましい。

電荷発生物質（ＣＧＭ）としては、例えばフタロシアニン顔料、アゾ顔料、ペリレン顔料、アズレニウム顔料などを用いることができる。これらのうちでも、繰り返し使用に伴う残留電位の増加の程度を小さくすることができることから、複数の分子間で安定な凝集構造をとりうるフタロシアニン顔料、ペリレン顔料を用いることが好ましい。

電荷発生物質（ＣＧＭ）の分散媒であるバインダー樹脂としては、公知の樹脂、例えばホルマール樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ブチラール樹脂、フェノキシ樹脂などを挙げることができる。これらの樹脂を用いることにより、繰り返し使用に伴う残留電位の増加の程度を確実に小さいものとなるよう抑制することができる。バインダー樹脂に対する電荷発生物質（ＣＧＭ）の割合は、バインダー樹脂１００質量部に対し２０〜６００質量部が好ましい。

電荷輸送層（ＣＴＬ）には、電荷輸送物質（ＣＴＭ）およびこれを分散し製膜するためのバインダー樹脂が含有されており、必要に応じて酸化防止剤などの添加剤が含有されていてもよい。電荷輸送層（ＣＴＬ）の膜厚は、１０〜４０μｍであることが好ましい。

電荷輸送物質（ＣＴＭ）としては、例えばトリフェニルアミン誘導体、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、ベンジジン化合物などを用いることができる。

電荷輸送物質（ＣＴＭ）の分散媒であるバインダー樹脂としては、例えばポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、並びにこれらの樹脂の繰り返し単位のうちの２つ以上を含む共重合体樹脂などが挙げられる。また、これらの樹脂の他、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールなどの高分子有機半導体を用いることもできる。

これらうちでも、電荷輸送物質（ＣＴＭ）の分散性および良好な電子写真特性が得られることから、ポリカーボネート樹脂を用いることが好ましい。また、電荷輸送物質（ＣＴＭ）が表面層となる有機感光体においては、機械的な耐摩耗性に優れたポリカーボネート樹脂を用いることが好ましく、このようなポリカーボネート樹脂としては、その粘度平均分子量が４０，０００〜２００，０００であるものが挙げられる。バインダー樹脂に対する電荷輸送物質（ＣＴＭ）の割合は、バインダー樹脂１００質量部に対して１０〜２００質量部であることが好ましい。

ドラム状金属基体と有機感光層との間に、当該ドラム状金属基体と有機感光層との接着性の向上、あるいはドラム状金属基体からの電荷注入を防止するためのバリヤー機能を具えることを目的として中間層を設けることができる。

中間層を構成する材料としては、例えばポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、並びにこれらの樹脂の繰り返し単位のうちの２つ以上を含む共重合体樹脂が挙げられる。これらのうちでも、繰り返し使用に伴う残留電位の増加の程度を小さくすることができることから、ポリアミド樹脂を用いることが好ましい。

また、有機感光体における有機感光層上に、各種の樹脂よりなる保護層を設けて機械的強度の大きいものとすることができる。

帯電装置１１は、例えば制御グリッドと帯電極とを有するスコロトロン帯電器よりなり、露光装置１２は、例えばレーザ照射装置よりなる。

現像器１３は、例えば、マグネットを内蔵し、現像剤を保持して回転する現像スリーブ１３１および有機感光体１０とこの現像スリーブ１３１との間に直流および／または交流バイアス電圧を印加する電圧印加装置（図示せず）が設けられてなるものである。

転写手段１４は、例えば、有機感光体１０の近傍に配設されて転写領域を形成する転写装置１４１と、この転写装置１４１に接続された、例えば定電流電源よりなる転写電流供給機構（図示せず）とにより構成されており、この転写電流供給機構によって転写装置１４１に電流が供給されることにより、有機感光体１０上のトナー像を、例えば転写紙からなる記録材Ｐに転写する、静電転写方式のものである。

分離装置１５は、有機感光体１０に密着した状態にある記録材Ｐの電荷を除去することにより記録材Ｐを有機感光体１０から分離させるものであり、例えばコロトロン帯電器よりなるものが用いられる。

定着装置１６は、例えば、内部に加熱源を具えた加熱ローラ１６１と、この加熱ローラ１６１に定着ニップ部が形成されるよう圧接された状態で設けられた加圧ローラ１６２とにより構成されてなる熱ローラ定着方式のものである。

以上の画像形成装置において、トナーとしては、例えば、懸濁重合法や、必要な添加剤の乳化液を加えた液中にて単量体を乳化重合し、微粒の重合粒子を製造し、その後に、有機溶媒、凝集剤などを添加して会合する方法で製造する乳化重合会合法などの、重合性単量体を水系媒体中で重合させる方法によって製造した、いわゆる重合トナーを用いることができる。
上記における水系媒体とは、少なくとも水が５０質量％以上含有されたものをいう。

このような重合トナーは、例えばその粒子の体積平均粒径が３〜８μｍの範囲のものである。体積平均粒径が３〜８μｍの範囲である粒子よりなるトナーを用いることにより、定着装置１６における定着工程において、記録材Ｐに対する付着力の過度なトナー粒子や付着力の弱いトナー粒子などの存在を減らすことができ、安定した現像性を長期間にわたって得ることができると共に、高い転写効率が得られてハーフトーンの画質が向上し、細線やドットなどの微細画の画質が向上した可視画像が形成される。

また、重合トナーは、例えばその粒子の球形化度が０．９４〜０．９８の範囲のものが用いられる。球形化度が０．９８より大きい粒子よりなるトナーは、粒子が真球に近すぎるものであるため、クリーニング性が劣ったものとなり、一方、球形化度が０．９４より小さい粒子よりなるトナーは、粒子の凹凸が大きくなり、機械内での圧力により破壊されやすく、また現像器１３においてトナー粒子が一様に帯電されないため、良好な可視画像を形成することができない。

ここで「球形化度」とは、ワーデルの真の球形化度Ψをいい、下記式（２）で定義されるものである。

式（２）
Ψ＝（粒度分布より真球と仮定して算出された比表面積／ＢＥＴ比表面積）

上記式（２）における「粒度分布より真球と仮定して算出された比表面積」は、「レーザ回折式粒度分布測定装置ヘロス（ＨＥＲＯＳ）」（日本電子社販売製）により測定されたものであり、トナー粒子の分散は、５０ｃｃのビーカに測定試料と界面活性剤と分散媒である水とを入れた後、出力１５０Ｗの超音波ホモジナイザーにより６０秒間にわたって行われる。
また、上記式（２）における「ＢＥＴ比表面積」は、「マイクロメリテックス・フローソープII２３００型」（島津製作所製）により測定されたものである。

現像剤としては、例えば、以上のトナーと、スチレン−メタクリレート共重合体で被覆した、平均粒径が６５μｍであるフェライトキャリアを、トナーが５０ｇ、キャリアが９５０ｇとなる割合で混合することにより製造されたものを用いることができる。

クリーニング手段２０においては、有機感光体１０の軸方向に伸びた平板状のクリーニングブレード２１が、その先端縁が有機感光体１０の表面に当接するよう、その基端部の外側面（図１において左側に位置される面）側に位置する支持ホルダ２３により支持されており、支持ホルダ２３は、有機感光体１０の軸方向に伸びたブレード支持軸２７により回動自在に支持されており、さらに、前記支持ホルダ２３を介してクリーニングブレード２１を当該クリーニングブレード２１の基端側から先端側に向かう方向に押圧する図示しない押圧機構が設けられている。支持ホルダ２３は支持ピン２８によりブレード支持軸に固定されている。

支持ホルダ２３は、図２に示されるように、先端部に屈曲先端部２３１が形成された、例えば鉄などの金属板よりなり、支持ホルダ２３の屈曲先端部２３１における外側面（図２において右側に位置される面）には、クリーニングブレード２１の基端部の外側面が、例えばホットメルトにより接着されることによって固着されており、クリーニングブレード２１は、その先端縁が有機感光体１０の回転方向と反対方向である、いわゆるカウンター方向に伸びて有機感光体１０の中心に対する押圧力が一定の大きさに制御された状態で有機感光体１０の表面に対接される。

クリーニングブレード２１は、例えばポリウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴムなどのゴム弾性体よりなる板状のものであり、これらのうちでも耐摩耗性に優れていることから、ポリウレタンゴムを用いることが好ましい。

図２において、ａは、クリーニングブレード２１の厚み（ｍｍ）であり、ｂは、クリーニングブレード２１の基端部を支持する支持ホルダ２３の先端縁から当該クリーニングブレード２１の先端縁までの、クリーニングブレード２１が支持ホルダ２３から突出した部分の長さである自由長（ｍｍ）であり、ｃは、クリーニングブレード２１と支持ホルダ２３とが接着されることにより固着している固着部分の長さ（ｍｍ）であり、この固着部分の長さｃ（ｍｍ）は、例えば５（ｍｍ）とされている。

クリーニングブレード２１の厚みａに対するクリーニングブレード２１の自由長ｂの比ｂ／ａの値が大きくなるに従って、このクリーニングブレード２１のスティックスリップが十分に発生するようになり、これに伴ってクリーニングブレード２１の先端縁における微細な振動が大きくなってブレード鳴き現象の発生に影響を与える。逆に、ｂ／ａが小さくなるに従って、クリーニングブレード２１のスティックスリップが不足してクリーニングブレード２１の先端縁における微細な振動が小さくなってブレード鳴き現象の発生が抑制される。

而して、本発明の画像形成装置においては、クリーニングブレード２１の厚みａ（ｍｍ）に対する、当該クリーニングブレード２１の自由長ｂ（ｍｍ）の比ｂ／ａの値が、有機感光体１０の線速ＬＳ（ｍｍ／ｓｅｃ）との関係において、下記式（１）の範囲とされている。

式（１）
２．９ＬＳ／１０００＋３．７＜ｂ／ａ＜３．１ＬＳ／１０００＋３．９

本発明において、クリーニングブレード２１の厚みａ（ｍｍ）は、１．６〜３（ｍｍ）、好ましくは１．８〜２．２（ｍｍ）の範囲であり、自由長ｂ（ｍｍ）は、８．８〜１３．５（ｍｍ）、好ましくは９〜１１（ｍｍ）の範囲である。また、本発明において有機感光体１０の線速ＬＳは、３５０〜６００（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲に設定されていることが好ましい。

また、本発明において、クリーニングブレード２１を構成するゴム弾性体の２５℃で測定された反発弾性係数は、５０〜７５％であることが好ましく、クリーニングブレード２１を構成するゴム弾性体の硬度は、ＪＩＳ Ａ硬度で６５〜７３°であることが好ましく、クリーニングブレード２１の有機感光体１０の中心に対する押圧力の大きさは、１７６．４〜２４５．０ｍＮ／ｃｍに設定されることが好ましく、クリーニングブレード２１の有機感光体１０に対する実効当接角は、７〜２０°に設定されることが好ましい。
ここに、「実効当接角」とは、図３に示されるように、クリーニングブレード２１の先端縁が有機感光体１０に当接する個所における有機感光体１０の接面Ｌと、支持ホルダ２３の屈曲先端部２３１における外側面を延長した延長面Ｍとのなす角θである。

本発明において、反発弾性係数が７５％より大きい場合は、過度に活発化されたスティックスリップの状態となってブレード鳴き現象やバウンディングなどの現象が発生するおそれがあり、５０％より小さい場合は、不活発化されたスティックスリップの状態となってクリーニング不良やバウンディングなどの現象が発生するおそれがある。

ＪＩＳ Ａ硬度が７３°より大きい場合は、有機感光体１０の表面を過度に傷つけることがあり、また、有機感光体１０の表面が早期に摩耗することにより、形成される可視画像にかぶりが発生するおそれがあり、６５°より小さい場合は、クリーニングブレード２１が早期に摩耗することにより、クリーニング不良やブレード鳴き現象が発生するおそれがある。

押圧力が２４５．０ｍＮ／ｃｍより大きい場合は、有機感光体１０の表面を過度に傷つけてしまうことがあり、また、有機感光体１０の表面が早期に摩耗して形成される可視画像にかぶりが発生するおそれがあり、さらに、有機感光体１０に対するクリーニングブレード２１による摩擦力が増大することにより、ブレード鳴き現象が発生することがある。また、１７６．４ｍＮ／ｃｍより小さい場合は、クリーニングブレード２１が良好なクリーニング性能を発揮することができない。

さらに、実効当接角が過大である場合は、クリーニングブレード２１の先端縁が有機感光体１０に追従して反転するブレード捲れが生じ易くなり、実効当接角が過小である場合は、良好なクリーニング性能を発揮することができない。

上記の画像形成装置においては、次のようにして画像形成動作が行われる。
すなわち、有機感光体１０が回転駆動されてこの有機感光体１０の表面が帯電装置１１によって所定の極性、例えば負極性に帯電され、次いで、露光装置１２によって露光されることにより、照射箇所（露光領域）の電位が低下されて原稿画像に対応した静電潜像が有機感光体１０上に形成され、現像器１３によって、有機感光体１０の表面電位と同じ極性、例えば負極性に帯電されたトナーが有機感光体１０上の静電潜像に付着して反転現像が行われ、これによりトナー像が形成される。
次いで、転写電流印加機構により転写装置１４１に電流が供給されることにより、転写領域において有機感光体１０上のトナー像が記録材Ｐに転写され、その後、分離装置１５により、有機感光体１０と密着した状態にある記録材Ｐが有機感光体１０から分離され、その後、定着装置１６によって定着工程が行われて画像が形成される。

一方、転写領域を通過して有機感光体１０上に残留する未転写トナーは、クリーニング手段２０のクリーニングブレード２１により除去され、その後、次の画像形成動作が開始されて有機感光体１０が再び帯電装置１１により帯電される。

以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、後述する実験例からも明らかなように、クリーニングブレードの厚みａ（ｍｍ）に対する当該クリーニングブレードの自由長ｂ（ｍｍ）の比ｂ／ａの値が、有機感光体の線速ＬＳ（ｍｍ／ｓｅｃ）との関係において、上記式（１）の範囲内とされていることにより、バウンディングおよびブレード捲れが抑止されながらスティックスリップが十分に発生した状態を得ることができて、基本的にクリーニング不良が発生せずに画像欠陥のない良好な可視画像を形成することができ、しかも、ブレード鳴き現象が抑制されて不快な異常音を発することがない。

以下、本発明の画像形成装置を用いた実験例について説明する。

＜実験例１〜実験例８＞
図１に示す構成を有する画像形成装置において、有機感光体の線速ＬＳを外部から設定できるよう改造した装置を作製した。

クリーニング手段においては、２５℃で測定された反発弾性係数が６０％、ＪＩＳ Ａ硬度が７０°であるポリウレタンゴムよりなるクリーニングブレードを、有機感光体の中心に対する押圧力を１７６．４ｍＮ／ｃｍ、実効当接角を１０°に設定し、有機感光体に対してカウンター方向に対接させた。
有機感光体としては、アルミニウムよりなるドラム状金属基体の外周面に、浸漬塗布法によりフタロシアニン顔料を含有せしめたポリカーボネート樹脂を塗布し、乾燥処理を行うことにより、厚みが２５μｍである、負帯電特性を有する有機感光層を形成したものを用いた。ドラム状金属基体は、外径が６０ｍｍ、軸方向長さが３３５ｍｍ、肉厚が１ｍｍのものである。

帯電手段としては、正放電特性を有するスコロトロン帯電器を用いた。
露光手段としては、表面標準出力が３００μＷである半導体レーザ照射装置を用いた。 現像手段としては、二成分現像方式の現像器を用い、現像剤としては、体積平均粒径が５μｍ、球形化度が０．９５であり、平均帯電量が−２５μＣ／ｇである負帯電トナーと、平均粒径が６５μｍであるフェライトキャリアとを、トナーが５０ｇ、フェライトキャリアが９５０ｇとなる割合で混合することにより製造されたものを用いた。
転写手段としては、転写装置による静電転写方式のものを用いた。
分離手段としては、負放電特性を有するコロトロン帯電器を用いた。
定着手段としては、熱ローラ定着方式の定着器を用いた。

この画像形成装置において、有機感光体の線速ＬＳ（ｍｍ／ｓｅｃ）、クリーニングブレードの厚みａ（ｍｍ）、およびクリーニングブレードの自由長ｂ（ｍｍ）を、表１に示すように設定し、下記の実写テストを行ってブレード鳴き現象の発生の有無、画像不良の発生の有無およびブレード捲れの発生の有無を調べた。結果を表１に示す。

そして、ブレード鳴き現象、ブレード捲れおよび画像不良の発生が１つも観察されない場合を「○」、ブレード鳴き現象、ブレード捲れおよび画像不良の発生がいずれか１つでも観察された場合を「×」として評価した。実験例１に係るプロット点をＰ（１）で表し、同様に、実験例２〜実験例８に係るプロット点をそれぞれＰ（２）〜Ｐ（８）で表して、この「○」または「×」を図４にプロットした。
図４において、縦軸は「クリーニングブレードの自由長ｂ（ｍｍ）／クリーニングブレードの厚みａ（ｍｍ）」、横軸は「有機感光体の線速ＬＳ（ｍｍ／ｓｅｃ）」である。

〔実写テスト〕
クリーニングブレードとして未使用の状態のものを用い、１０℃、２０％ＲＨの低温低湿環境、２０℃、５０％ＲＨの常温常湿環境、３０℃、８０％ＲＨの高温高湿環境において、それぞれ２５０，０００コピーを行い、ブレード捲れの発生の有無および画像不良の発生の有無を目視にて確認すると共に、ブレード鳴き現象について以下の要領で評価を行った。

《ブレード鳴き現象の評価》
クリーニングブレードと支持ホルダとの接着部分に、加速度センサー（小野測器製）を有機感光体の軸方向に取り付け、この加速度センサーにＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）アナライザー「Ｍｕｌｔｉ−Ｐｕｒｐｏｓｅ ＦＦＴ Ａｎａｌｙｚｅｒ ＣＦ−５２２０」（小野測器製）を取り付けて振動を測定した。
周波数が３ｋＨｚ前後にピークが現れる場合を、実際に音として観測されなくとも、ブレード鳴き現象が発生したものとして評価した。

実験例１〜実験例８の結果により、まず、ブレード鳴き現象、ブレード捲れおよび画像不良がいずれも発生しなかった実験例１〜実験例４に係るプロット点Ｐ（１）〜Ｐ（４）の４点について、図４に示されているように近似直線γを引き、この近似直線γの式を求めたところ、「ｂ／ａ＝３．０ＬＳ／１０００＋３．８」であった。
そして、この近似直線γを基準にして、図４においてブレード鳴き現象、ブレード捲れおよび画像不良が１つでも発生した領域と全く発生しなかった領域を区画するために、ブレード鳴き現象、ブレード捲れおよび画像不良の少なくともいずれか１つの不都合が発生した実験例５〜実験例８がその領域に含まれないように上限を規定する特性直線αを引き、この特性直線αの式を求めたところ、「ｂ／ａ＝３．１ＬＳ／１０００＋３．９」であり、同様にして、下限を規定する特性直線βを引き、この特性直線βの式を求めたところ、「ｂ／ａ＝２．９ＬＳ／１０００＋３．７」であった。

従って、有機感光体の線速ＬＳが３５０〜６００（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲において、クリーニングブレードの厚さａに対する自由長ｂの比ｂ／ａの値が、上記式（１）に示される範囲内とされることにより、すなわち、有機感光体の線速ＬＳに対してｂ／ａの値の上限を規定する特性直線αおよび下限を規定する特性直線βにより囲まれる領域に含まれることにより、ブレード鳴き現象、ブレード捲れおよび画像不良がいずれも発生しないこととなる。
ｂ／ａの値が上記式（１）に示される範囲内にない場合、すなわち特性直線αおよび特性直線βにより囲まれる領域に含まれない場合は、ブレード鳴き現象、ブレード捲れおよび画像不良の少なくともいずれか１つの不都合が発生する可能性がある。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。

また、本発明の画像形成装置は、図５に示されるように、クリーニング手段２０のクリーニングブレード２１が有機感光体１０に当接する位置より有機感光体１０の回転による移動方向における上流側の位置において、クリーニングローラ２２よりなるクリーニング補助手段３０が設けられた構成とすることもでき、このような画像形成装置においては、例えば形成される可視画像の濃度や階調性を制御するためにトナーパッチを作成する場合など、転写工程において転写されない未転写トナーの量が多い場合のみに当該クリーニング補助手段３０が作用するよう構成してもよい。

クリーニングローラ２２としては、例えば導電性のアクリル製ファーブラシローラを挙げることができ、このクリーニングローラ２２は、クリーニングブレード２１が有機感光体１０に当接する位置より有機感光体１０の回転による移動方向における上流側の位置に、有機感光体１０の表面に接触した状態で設けられ、当該クリーニングローラ２２が有機感光体１０の表面を摺擦することにより未転写トナーを除去する機能を有する。さらに、このクリーニングローラ２２には、トナー除去用の電圧を印加してもよい。

クリーニングローラ２２は、例えばステンレス鋼よりなる円柱状のブラシ基体と、このブラシ基体に植設された、例えばカーボンなどを混入した導電性アクリルよりなるブラシ繊維とから構成されている。

ブラシ繊維の植設密度は５０，０００〜２００，０００本／ｉｎｃｈ² の範囲であることが好ましい。また、ブラシ繊維径は３〜１２デニールの範囲、ブラシ繊維の自由長は３〜７ｍｍの範囲であることが好ましい。

クリーニングローラ２２は、有機感光体１０に対して毛倒れのない状態で当該有機感光体１０に対する食い込み量が０．４〜１．５ｍｍとなるような位置に固定されてギアで駆動され、有機感光体１０に当接する個所における移動方向が順方向であり、線速比が１．３〜１．７で回転されるものである。
ここで、「有機感光体に対する食い込み量」とは、有機感光体が存在しなかったときの、ファーブラシローラに植設されたブラシ繊維の先端が有機感光体内に入り込む最大値であり、「線速比」とは、有機感光体の線速の大きさに対するファーブラシローラの線速の大きさの比である。

クリーニング補助手段３０において、クリーニングローラ２２に加えて、クリーニングブレード２１およびクリーニングローラ２２により除去された未転写トナーを回収するトナー回収部材２４が、クリーニングローラ２２が有機感光体１０に当接する位置より有機感光体１０の回転による移動方向における上流側の位置に設けられ、またクリーニングブレードやブラシにより回収されたトナーをリサイクルするためのトナー搬送スクリュー２６が設けられていてもよい。

本発明に係る画像形成装置の構成の一例を示す説明図である。 図１におけるクリーニングブレードの周辺を拡大して模式的に示す説明図である。 実効当接角を説明するための模式図である。 実験例１〜実験例８の結果を、縦軸に（クリーニングブレードの自由長ｂ（ｍｍ）／クリーニングブレードの厚みａ（ｍｍ））、横軸に（有機感光体の線速ＬＳ（ｍｍ／ｓｅｃ））を取った座標上にプロットした図である。 本発明に係る画像形成装置の構成の他の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 有機感光体
１１ 帯電装置
１２ 露光装置
１３ 現像器
１３１ 現像スリーブ
１４ 転写手段
１４１ 転写装置
１５ 分離装置
１６ 定着装置
１６１ 加熱ローラ
１６２ 加圧ローラ
２０ クリーニング手段
２１ クリーニングブレード
２２ クリーニングローラ
２３ 支持ホルダ
２３１ 屈曲先端部
２４ トナー回収部材
２６ トナー搬送スクリュー
２７ ブレード支持軸
２８ 支持ピン
３０ クリーニング補助手段
Ｐ 記録材
Ｌ 接面
Ｍ 延長面

Claims (7)

1. 回転される有機感光体と、この有機感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するトナー像形成手段と、有機感光体上に形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、有機感光体の表面に当接するクリーニングブレードが、その基端部において支持ホルダにより支持されてなるクリーニング手段とを有する画像形成装置において、
   クリーニングブレードの厚みａ（ｍｍ）に対する支持ホルダの先端からクリーニングブレードの先端までのクリーニングブレードの自由長ｂ（ｍｍ）の比ｂ／ａの値が、有機感光体の線速ＬＳ（ｍｍ／ｓｅｃ）との関係において、下記式（１）の範囲内とされていることを特徴とする画像形成装置。
   式（１）
   ２．９ＬＳ／１０００＋３．７＜ｂ／ａ＜３．１ＬＳ／１０００＋３．９
2. クリーニングブレードの厚みａが１．６〜３（ｍｍ）の範囲であり、自由長ｂが８．８〜１３．５（ｍｍ）の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 有機感光体の線速ＬＳが３５０〜６００（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. クリーニングブレードは、その２５℃環境下での反発弾性係数が５０〜７５％のものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. クリーニングブレードは、その硬度がＪＩＳ Ａ硬度で６５〜７３°のものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. クリーニングブレードの、有機感光体の中心に対する押圧力の大きさが、１７６．４〜２４５．０ｍＮ／ｃｍに設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. クリーニングブレードの、有機感光体に対する実効当接角が７〜２０°に設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
   

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