JP2006154747A - クリーニング装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニング装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置において、クリーニングブレードの材質や形状や支持構成を特定することにより、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得る。
【解決手段】いわゆるブレードホルダである支持部材３７で支持するポリウレタンゴム製などの弾性クリーニングブレード３８の先端を、ドラム状やベルト状の像担持体１０に押し当て、画像転写後なお像担持体上に残留する残留トナーを除去する。そのようなクリーニング装置１６において、クリーニングブレードの先端稜線部３８ｂを形成する角度θを鈍角とするとともに、その先端稜線部を像担持体に面圧２００ｇ／mm^２以上で押し当てる。面圧とは、クリーニングブレードに付与する総荷重を、像担持体に対するクリーニングブレードの接触面積で割った値である。
【選択図】 図５

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。そのうち特に、像担持体上にトナー画像を形成し、そのトナー画像を直接または間接的に転写して、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録する電子写真式の画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置において、画像転写後なお像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置に関する。および、少なくともクリーニング装置と像担持体とを一体的に備え、それらを画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とするプロセスカートリッジに関する。

従来、電子写真式の画像形成装置では、ドラム状やベルト状の像担持体の回転とともに、その周面を帯電装置で一様に帯電し、次いで露光装置で書込みを行って像担持体上に静電潜像を形成し、そののち現像装置でトナーを付着することによりその静電潜像を可視像化して像担持体上にトナー画像を形成する。そして、転写装置を用いてそのトナー画像を記録媒体に転写して後、定着装置で転写画像を定着して記録媒体上に画像を記録していた。トナー画像転写後の像担持体周面は、クリーニング装置でクリーニングして像担持体への再度の画像形成に備えていた。

クリーニング装置には、一般的に、構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、クリーニング部材として、ポリウレタンゴムなどの弾性材料をよりなるクリーニングブレードを用い、その基端を支持部材で支持して先端稜線部を像担持体の周面に押し当て、像担持体上に残留するトナーをせき止めて掻き落とし除去することによりクリーニングしていた。

一方、この種の電子写真式画像形成装置にあっては、近年、画像品質向上の要請が強まっており、その要請に応えるべくトナーの小粒径化および球形化が進み、重合法を用いた球形トナーが主流として用いられている。

しかしながら、トナーが小粒径化し、また球形化すると、クリーニングブレードを用いた転写残トナーの完全除去が困難となり、クリーニング不良が発生する。なぜなら、像担持体に対するクリーニングブレードの押し当て位置で、トナーに回転モーメントが発生し、クリーニングブレードを押し上げてトナーがクリーニングブレードと像担持体間にもぐり込みやすくなるからである。

このため、小粒径化や球形化が進んだトナーを用いる場合には、像担持体に対するクリーニングブレードの押し当て力を強め、トナーのもぐり込みを阻止する必要がある。これまでは、クリーニングブレードへのトナーのもぐり込みを阻止する力を表す特性値として、一般的に「線圧」が用いられていた。「線圧」とは、クリーニングブレードに付与する総荷重をクリーニングブレードの、像担持体に押し当てる先端稜線部の長さで割った値［gf／cm］である。

具体的には、ブレード先端部がスティック状態になるようにクリーニングブレードの先端を像担持体に押し当て、その押し当て位置に厚さ０．１（mm）のシート状センサを挟み込み、そのセンサの出力値（その押し当て位置に働く荷重［ｇ］）をその押し当て位置の像担持体軸方向長さ（［cm］）で割った値をである。

なお、シート状センサは、その内部に互いに直交する２つの方向（行方向、列方向）へそれぞれ配列された多数の電極を有し、その表面がフィルム樹脂で覆われたものである。これらの電極は、感圧抵抗性物質と電荷発生物質とが格子状に設置されたものであり、その格子状の交点に外圧が加わるとその荷重に応じて抵抗値が変化する。この抵抗値の変化は、行方向および列方向へ流れる電流値の変化となって表れるため、その電流値から総荷重が求まる。

しかしながら、この「線圧」を大きくすると、クリーニングが困難な小粒で球形のトナーのクリーニング性能が改善される一方で、像担持体の摩耗が進むとか、像担持体の駆動トルクが増加するとか、クリーニングブレードの摩耗が大きくなるとかなどの弊害を発生する。

また、この「線圧」という特性値では、トナーのもぐり込みを阻止する能力を十分に評価することができなかった。その理由は、実際には、クリーニングブレード押し当て位置では、像担持体との間でニップを形成し、像担持体に線ではなく、面で接触しているが、上述したように、「線圧」は、クリーニングブレードに付与する総荷重を、クリーニングブレード押し当て位置の像担持体軸方向長さで割った値であり、像担持体に対するクリーニングブレードの接触面積をまったく考慮していないからである。

すなわち、この従来から用いられてきた「線圧」という特性値を大きくするだけでは、必ずしも小粒で球形のトナーをクリーニングすることはできず、反対に像担持体の摩耗が進むとか、像担持体の駆動トルクが増加するとかなどの弊害を発生する。

そこで、トナーのもぐり込みを阻止する力を表す新たな特性値として、クリーニングブレードに付与する総荷重を、像担持体に対するクリーニングブレードの接触面積で割った「面圧」を用いることが考えられる。この「面圧」は、クリーニングブレードに同一荷重を付与した場合にも、ゴムブレードの硬度や厚さ、自由長、形状などによって、像担持体に対するクリーニングブレードの接触面積が変化し、クリーニングブレードの材質、形状、支持方法などによって変動する。

例えば図１９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、異なる形状のクリーニングブレード１ａ、１ｂを有するクリーニング装置を用いる。そして、図１９（Ａ）に示すように、一方のクリーニングブレード１ａは、平板状で、その基端を片面に貼り付けて支持部材２で支持し、先端稜線部３ａを像担持体４に押し当てる。また、（Ｂ）に示すように、他方のクリーニングブレード１ｂは、突部５を有し、その基端を片面に貼り付けて支持部材２で支持し、先端稜線部３ｂを像担持体４に押し当てる。このとき、突部５を支持部材２に当接し、クリーニングブレード１ｂが折れ曲がってブレード先端が逃げることを妨げる。

このような図１９（Ａ）に示すクリーニング装置では、クリーニングブレード１ａに荷重を付与すると、図示するごとく変形し、支持部材２の先端位置で応力集中による座屈を生じ、図２０（Ａ）に示すようにクリーニングブレード１ａの先端ａでめくれを生ずるとともに、先端近くｂで像担持体４の周面に接する腹当りを生ずる。このため、図２１（Ａ）に示すように、荷重が分散されて小さな圧力分布となる。

一方、図１９（Ｂ）に示すクリーニング装置では、クリーニングブレード１ｂに荷重を付与しても、図示するごとくさほど変形はなく、図２０（Ｂ）に示すように腹当りすることなく、ブレードめくれ部分で像担持体４に押し当り、図２１（Ｂ）に示すようにクリーニングブレード１ｂの先端に応力が集中した大きな圧力分布となる。

このように、クリーニングブレードの形状の相違により、像担持体に対するクリーニングブレードの接触面積が変化し、面圧が変化してクリーニング性能に違いを生ずる。

さて、従来のクリーニング装置の中には、例えば特許文献１や特許文献２に記載されるように、面圧を考慮するものが提案されている。また、例えば特許文献３や特許文献４に記載されるように、ブレードエッジを鈍角にするものが提案されている。さらに、特許文献５に記載されるようにブレードエッジに曲率が５〜１５μｍの丸みを付けるものや、特許文献６に記載されるようにブレードをテーパ形状にすることが提案されている。

特開２０００−７５５２７号公報 特開平１１−２３７８１９号公報 特開２００２−２６８４８７号公報 特開平５−１９６７１号公報 特開平６−３３２３５０号公報 特許２９６２８４３号公報

しかしながら、特許文献１ないし６のいずれにも、小粒で球形のトナーのクリーニングができる、低線圧で高面圧のクリーニング構成についての言及はなかった。

この発明の目的は、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置において、クリーニングブレードの材質や形状や支持構成を特定することにより、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることにある。

かかる目的を達成すべく、請求項１に記載の発明は、いわゆるブレードホルダである支持部材で支持するポリウレタンゴム製などの弾性クリーニングブレードの先端稜線部を、表面移動する被クリーニング部材に、その被クリーニング部材の移動方向に逆らうようにカウンタ方向に押し当て、その被クリーニング部材の表面上のトナーを除去するクリーニング装置において、前記クリーニングブレードの先端稜線部を形成する角度を鈍角とするとともに、その先端稜線部を前記被クリーニング部材に面圧２．０ＭＰa以上で押し当てる、ことを特徴とする。ここで、面圧とは、クリーニングブレードに付与する総荷重を、被クリーニング部材に対するクリーニングブレードの接触面積で割った値である。被クリーニング部材には、像担持体や帯電ローラなどがある。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記被クリーニング部材がドラム状やベルト状の感光体とか中間転写体とかの像担持体であり、画像転写後なおその像担持体上に残留する残留トナーを前記クリーニングブレードで除去する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のクリーニング装置において、前記鈍角を、９５度から１４０度の範囲とする、ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のクリーニング装置において、前記鈍角を、前記クリーニングブレードの先端面を斜めにカットすることにより形成する、ことを特徴とする。クリーニングブレードの成形時に、斜めにカットするように成形して形成してもよいし、成形後に、斜めにカットして形成してもよい。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のクリーニング装置において、クリーニングブレードの先端面を斜めにカットするときのカット幅を、前記クリーニングブレードの厚さ方向に２００μｍ、その厚さ方向と直交する長さ方向に１００μｍとする、ことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記面圧を、３．０ＭＰa以上とする、ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記先端稜線部を前記被クリーニング部材に接触幅１０μｍ以上で押し当てる、ことを特徴とする。ここで、接触幅とは、先端稜線部が接触する、像担持体の移動方向幅、いわゆるニップ幅である。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記先端稜線部を前記被クリーニング部材に接触幅４０μｍ以下で押し当てる、ことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のクリーニング装置において、前記先端稜線部を前記被クリーニング部材に接触幅３０μｍ以下で押し当てる、ことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記クリーニングブレードを前記被クリーニング部材に線圧０．２Ｎ／cmから１．２Ｎ／cmの範囲で押し当てる、ことを特徴とする。ここで、線圧とは、クリーニングブレードに付与する総荷重をクリーニングブレードの、像担持体に押し当てる先端稜線部の長さで割った値である。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のクリーニング装置において、前記クリーニングブレードを前記被クリーニング部材に線圧０．９Ｎ／cm以下で押し当てる、ことを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記クリーニングブレードに、その先端を前記被クリーニング部材に押し当てたとき前記支持部材に当接して前記クリーニングブレードが逃げることを妨げる突部を形成する、ことを特徴とする。すなわち、突部を支持部材に当接して、クリーニングブレードのたわみを規制する。

請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記クリーニングブレードの厚さをt１、支持部材から突出するクリーニングブレードの自由長をt３とするとき、
１．７５≦ｔ３／ｔ１≦３
の関係とする、ことを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記クリーニングブレードの自由長部分に、そのクリーニングブレードの先端を前記被クリーニング部材に押し当てたとき前記クリーニングブレードが逃げることを妨げる補強部材を裏当てする、ことを特徴とする。すなわち、補強部材を裏当てすることにより、クリーニングブレードのたわみを規制する。

請求項１５に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記クリーニングブレードの材質として、ＪＩＳＡ硬度が６０度から８０度のゴムを使用する、ことを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記クリーニングブレードの反発弾性を２３℃で３０％以下とする、ことを特徴とする。

請求項１７に記載の発明は、請求項１ないし１６のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記クリーニングブレードの、前記被クリーニング部材に押し当てる前記先端稜線部を低摩擦化処理して低摩擦係数化する、ことを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載のクリーニング装置において、前記先端稜線部にフッ素系樹脂を含浸して、その先端稜線部を低摩擦係数化する、ことを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、請求項１ないし１８のいずれか１に記載のクリーニング装置において、前記トナーの円形度を０．９５以上とする、ことを特徴とする。

請求項２０に記載の発明は、少なくとも請求項２ないし１９のいずれか１に記載のクリーニング装置と、前記像担持体を一体的に備え、画像形成装置本体に対して着脱自在とすることを特徴とする、プロセスカートリッジである。

請求項２１に記載の発明は、請求項２ないし１９のいずれか１に記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする、画像形成装置である。

請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載の画像形成装置において、前記像担持体に、無機微粒子を含有した保護層を設ける、ことを特徴とする。

請求項２３に記載の発明は、請求項２１に記載の画像形成装置において、前記像担持体の保護層に、架橋構造を有するバインダ樹脂を有する、ことを特徴とする。

請求項２４に記載の発明は、請求項２３に記載の画像形成装置において、前記バインダ樹脂の構造中に電荷輸送層を有する、ことを特徴とする。

請求項２５に記載の発明は、請求項２１ないし２４のいずれか１に記載の画像形成装置において、例えばファーブラシなどを用いて、前記像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を備える、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、クリーニングブレードの先端稜線部を形成する角度を鈍角とするので、接触幅を小さくして線圧を高めることなく面圧を高くすることができ、かつ先端稜線部を被クリーニング部材に面圧２．０ＭＰa以上で押し当てるので、小粒で球形のトナーなどであっても確実にクリーニングすることができる。すなわち、クリーニングブレードの形状を特定することにより、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、被クリーニング部材が感光体や中間転写体などの像担持体であり、画像転写後なお像担持体上に残留する残留トナーをクリーニングブレードで除去するので、像担持体に対するクリーニング部材の接触幅を小さくして線圧を高めることなく面圧を高くし、クリーニング部材に加える荷重に比して効率よくトナーのすり抜けを防止することができ、かつ先端稜線部を像担持体に面圧２．０ＭＰa以上で押し当てるので、画像転写後なお像担持体上に残留する残留トナーを確実にクリーニングすることができる。すなわち、クリーニングブレードの形状を特定することにより、低線圧で高面圧な像担持体クリーニング構成を得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、加えて、鈍角を、９５度から１４０度の範囲とするので、より確実に接触幅を小さくして線圧を高めることなく面圧を高くすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、加えて、クリーニングブレードの先端面を斜めにカットすることにより形成するので、より簡単に、先端稜線部を形成する角度を鈍角とし、接触幅を小さくして線圧を高めることなく面圧を高くすることができる。

請求項５に記載の発明によれば、加えて、クリーニングブレードの先端面を斜めにカットするときのカット幅を、クリーニングブレードの厚さ方向に２００μｍ、長さ方向に１００μｍとするので、より確実に先端稜線部を形成する角度を鈍角とし、接触幅を小さくして線圧を高めることなく面圧を高くすることができる。

請求項６に記載の発明によれば、加えて、面圧を、３．０ＭＰa以上とするので、小粒で球形のトナーをさらに良好にクリーニングすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、加えて、先端稜線部を被クリーニング部材に接触幅１０μｍ以上で押し当てるので、被クリーニング部材に対してクリーニングブレードが接触むらを生じたり、被クリーニング部材表面の傷や突起物などの影響を受けたりして、クリーニング不良を生ずることなく、小粒で球形のトナーに対してもクリーニングを良好に行うことができる。

請求項８に記載の発明によれば、加えて、先端稜線部を被クリーニング部材に接触幅４０μｍ以下で押し当てるので、線圧を高くすることなく面圧を高くし、被クリーニング部材の摩耗が進むとか、被クリーニング部材の駆動トルクが増加するとか、クリーニングブレードの摩耗が大きくなるとかなどの弊害を発生することなく、クリーニングが困難な小粒で球形のトナーのクリーニング性能を改善することができる。

請求項９に記載の発明によれば、加えて、先端稜線部を被クリーニング部材に接触幅３０μｍ以下で押し当てるので、一層確実に、線圧を高くすることなく面圧を高めることができる。

請求項１０に記載の発明によれば、加えて、クリーニングブレードを被クリーニング部材に線圧０．２Ｎ／cmから１．２Ｎ／cmの範囲で押し当てるので、小粒で球形のトナーのクリーニング性能を確保するとともに、線圧が高くなり過ぎることによる弊害をなくすことができる。

請求項１１に記載の発明によれば、加えて、クリーニングブレードを被クリーニング部材に線圧０．９Ｎ／cm以下で押し当てるので、線圧が高くなり過ぎることによる弊害の発生をより確実に防止することができる。

請求項１２に記載の発明によれば、加えて、クリーニングブレードに、その先端を被クリーニング部材に押し当てたとき支持部材に当接してクリーニングブレードが逃げることを妨げる突部を形成するので、クリーニングブレードの腹当りによる面圧の低下を抑制し、クリーニングブレードの形状を特定することにより、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることができる。

請求項１３に記載の発明によれば、加えて、クリーニングブレードの厚さをt１、支持部材から突出するクリーニングブレードの自由長をt３とするとき、１．７５≦ｔ３／ｔ１≦３の関係とするので、クリーニングブレードの腹当りによる面圧の低下を抑制し、クリーニングブレードの形状と支持構成を特定することにより、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることができる。

請求項１４に記載の発明によれば、加えて、クリーニングブレードの自由長部分に、そのクリーニングブレードの先端を像担持体に押し当てたときクリーニングブレードが逃げることを妨げる補強部材を裏当てするので、クリーニングブレードの腹当りによる面圧の低下を抑制し、クリーニングブレードの支持構成を特定することにより、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることができる。

請求項画像転写後なお像担持体上に残留する残留トナーをに記載の発明によれば、加えて、クリーニングブレードの材質として、ＪＩＳＡ硬度が６０度から８０度のゴムを使用するので、クリーニングブレードの腹当りによる面圧の低下を抑制し、クリーニングブレードの材質を特定することにより、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることができる。

請求項１６に記載の発明によれば、加えて、クリーニングブレードの反発弾性を２３℃で３０％以下とするので、クリーニングブレードのステックスリップを防止し、クリーニングブレードの摩耗を抑制しながら、クリーニングブレードの材質を特定することにより、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることができる。

さて、この発明によれば、上述したとおり、クリーニングブレードの先端稜線部を形成する角度を鈍角とするので、接触幅を小さくして線圧を高めることなく面圧を高くし、クリーニング部材に加える荷重に比して効率よくトナーのすり抜けを防止することができる。また、先端稜線部を被クリーニング部材に面圧２．０ＭＰa以上で押し当てるので、小粒で球形のトナーであっても確実にクリーニングすることができる。しかし、一方では、高面圧であるので、どうしても摩擦抵抗が大きくなって被クリーニング部材の駆動トルクが増大し、特に最近のカラー画像形成装置では主流となっているタンデム方式の感光体クリーニング装置に適用する場合には、単純には感光体の個数分駆動トルクが増大することとなり、感光体を駆動する駆動モータが大型化して装置全体の小型化が妨げられ、コスト高ともなる。

ところが、請求項１７に記載の発明によれば、クリーニングブレードの、被クリーニング部材に押し当てる先端稜線部を低摩擦係数化するので、被クリーニング部材に対するクリーニングブレードの摩擦抵抗を低減し、被クリーニング部材の駆動トルクを小さく抑えて駆動モータの大型化を防止し、コスト高となることを防止することができる。

請求項１８に記載の発明によれば、先端稜線部にフッ素系樹脂を含浸して、その先端稜線部を低摩擦係数化するので、簡単な方法で、被クリーニング部材に対するクリーニングブレードの摩擦抵抗を低減し、被クリーニング部材の駆動トルクを小さく抑えることができる。

請求項１９に記載の発明によれば、加えて、トナーの円形度を０．９５以上とするので、低線圧で高面圧なクリーニング構成により確実なクリーニングを行うことができるとともに、良好な画像品質を得ることができる。

請求項２０に記載の発明によれば、少なくとも請求項１ないし１６のいずれか１に記載のクリーニング装置と、像担持体を一体的に備え、画像形成装置本体に対して着脱自在とするプロセスカートリッジであるので、小粒で球形のトナーを確実にクリーニングすることができる、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることができるプロセスカートリッジを提供することができる。また、プロセスカートリッジを構成することにより、交換、修理、補給等のメンテナンスを容易とし、かつ画像形成装置本体の小型化を図ることができる。

請求項２１に記載の発明によれば、請求項１ないし１６のいずれか１に記載のクリーニング装置を備える画像形成装置であるので、小粒で球形のトナーを確実にクリーニングすることができる、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることができる画像形成装置を提供することができる。

請求項２２に記載の発明によれば、加えて、像担持体に、無機微粒子を含有した保護層を設けるので、像担持体の耐摩耗性を向上した画像形成装置を提供することができる。

請求項２３に記載の発明によれば、加えて、像担持体の保護層に、架橋構造を有するバインダ樹脂を有するので、同じく像担持体の耐摩耗性を向上した画像形成装置を提供することができる。

請求項２４に記載の発明によれば、加えて、バインダ樹脂の構造中に電荷輸送層を有するので、電気的安定性を高めた像担持体を備えた画像形成装置を提供することができる。

請求項２５に記載の発明によれば、加えて、像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を備えるので、像担持体の膜削れを少なくして耐久性を向上した画像形成装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、この発明によるクリーニング装置を備える直接転写方式の単色画像形成装置を示す。

図中符号１０は、ベルト状でもよいが、この例ではドラム状の像担持体であり、図中時計まわりに回転する。像担持体１０のまわりには、上側の帯電装置１１から、時計まわりに右側に露光装置１２、現像装置１３、下側に転写装置１４、左側に除電装置１５、クリーニング装置１６などを配置する。像担持体１０の下側には、転写装置１４との間の転写位置を通過して右側から左側へと、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体を搬送する記録媒体搬送路１７を備える。記録媒体搬送路１７には、転写位置の下流に、定着装置１８を設ける。

そして、像担持体１０の回転とともに、帯電装置１１でローラ状の帯電部材を回転しながら像担持体１０の周面を所定の極性に一様に帯電する。次いで、露光装置１２で書込みを行い、像担持体１０の帯電領域上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１３でトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、像担持体１０上にトナー画像を形成する。

他方、不図示の給紙カセット等から繰り出した記録媒体を、記録媒体搬送路１７を通して搬送し、像担持体１０の回転にタイミングを合わせてその像担持体１０上のトナー画像に位置合わせし、像担持体１０の下側に送り込む。そして、転写位置で転写装置１４により、記録媒体を搬送しながら像担持体１０上のトナー画像を同記録媒体に転写する。画像転写後の記録媒体は、像担持体１０から機械的に分離し、引き続き記録媒体搬送路１７を通して搬送し、下流位置で定着装置１８により転写画像を定着し、不図示の排紙スタック装置に排出する。

画像転写後の像担持体１０の周面は、除電装置１５で除電して後、クリーニング装置１６により画像転写後なお像担持体１０上に残留する残留トナーを除去し、帯電装置１１からはじまる再度の画像形成に備える。

（像担持体１０の構成について）
この例で用いる像担持体１０は、耐摩耗性を向上した負帯電性の有機像担持体であり、直径３０［mm］のドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。図２には、その部分断面を示す。基層としての導電性支持体２０上に、絶縁層である下引き層２１が設けられている。そして、その上に感光層としての電荷発生層（ＣＧＬ）２２、電荷輸送層（ＣＴＬ）２３が設けられている。さらに、その上に、像担持体１０の表面を構成する保護層（ＦＲ）２４が積層されている。

＜導電性支持体２０＞
導電性支持体２０としては、体積抵抗１０¹⁰Ω・cm以下の導電性を示すものを用いることができる。例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを、押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管などを使用することができる。また、特開昭５２−３６０１６号公報に開示されたエンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体２０として用いることができる。

この他、上記のように構成した支持体上に、さらに導電性粉体を適当な結着樹脂に分散して塗工したものについても、導電性支持体２０として用いることができる。この導電性粉体としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、またアルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ＩＴＯ などの金属酸化物粉体などがあげられる。また、同時に用いられる結着樹脂には、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ −ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が挙げられる。このような導電性層は、これらの導電性粉体と結着樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、トルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。

さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、テフロン（登録商標）などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、導電性支持体２０として良好に用いることができる。

次に、感光層について説明する。感光層は、単層でも積層でもよいが、説明の都合上、まず電荷発生層２２と電荷輸送層２３とからなる積層構成の場合から説明する。

＜電荷発生層２２＞
電荷発生層２２は、電荷発生物質を主成分とする層である。電荷発生層２２には、公知の電荷発生物質を用いることが可能である。電荷発生物質の代表として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、他のフタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられ、これらは有用に用いられる。これら電荷発生物質は単独でも、２種以上混合して用いることも可能である。

電荷発生層２２は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体２０上、あるいは下引き層２１上に塗布し、乾燥することにより形成される。

電荷発生層２２には、必要に応じて結着樹脂中に上記電荷発生物質を分散させることができる。用いることができる結着樹脂の例としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−Ｎ −ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質１００重量部に対し０〜５００重量部、好ましくは１０〜３００重量部が適当である。結着樹脂の添加は、分散前あるいは分散後どちらでも構わない。

ここで用いる溶剤としては、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセルソルブ、酢酸エチル、酢酸メチル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、モノクロロベンゼン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、リグロイン等が挙げられるが、特にケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒が良好に使用される。これらは単独で用いても２種以上混合して用いてもよい。

電荷発生層２２は、電荷発生物質、溶媒および結着樹脂を主成分とするが、その中には、増感剤、分散剤、界面活性剤、シリコーンオイル等のいかなる添加剤が含まれていてもよい。

塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。電荷発生層２２の膜厚は、０.０１〜５［μｍ］程度が適当であり、好ましくは０.１〜２［μｍ］である。

＜電荷輸送層２３＞
電荷輸送層２３は、電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層２２上に塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により単独あるいは２種以上の可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。

電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。
電子輸送物質としては、例えばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロキサントン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、２，６，８−トリニトロ−４Ｈ−インデノ〔１，２−ｂ〕チオフェン−４−オン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド、ベンゾキノン誘導体等の電子受容性物質が挙げられる。

正孔輸送物質としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物およびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、ポリシラン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、９−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等、その他公知の材料が挙げられる。これらの電荷輸送物質は、単独、または２種以上混合して用いられる。

結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。

電荷輸送物質の量は、結着樹脂１００重量部に対し、２０ 〜３００重量部、好ましくは４０〜１５０重量部が適当である。また、電荷輸送層２３の膜厚は、解像度・応答性の点から、２５［μｍ］以下とすることが好ましい。下限値に関しては、使用するシステム（特に帯電電位等）に異なるが、５［μｍ］以上が好ましい。

ここで用いられる溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどが用いられる。これらは単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。

次に、感光層が単層構成の場合について述べる。感光層は、前述の電荷発生物質、電荷輸送物質、結着樹脂等を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを導電性支持体５０上ないし下引き層５１上に塗布、乾燥することによって形成できる。電荷輸送物質を含有させずに、電荷発生物質と結着樹脂とから構成してもよい。また、必要により、可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。

結着樹脂としては、先に電荷輸送層２３で挙げた結着樹脂のほかに、電荷発生層で挙げた結着樹脂を混合して用いてもよい。もちろん、先に挙げた高分子電荷輸送物質も良好に使用できる。結着樹脂１００重量部に対する電荷発生物質の量は５〜４０重量部が好ましく、電荷輸送物質の量は０〜１９０重量部が好ましく、さらに５０〜１５０重量部であればより好ましい。

感光層は、電荷発生物質、結着樹脂を電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコートなどで塗工して形成できる。感光層の膜厚は、５〜２５［μｍ］程度が適当である。

＜下引き層２１＞
図示例の像担持体１０においては、導電性支持体２０と感光層との間に下引き層２１を設けることができる。下引き層２１は、一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂がその上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。下引き層２１には、モアレ防止、残留電位の低減等のために酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物の微粉末顔料を加えてもよい。また、これらの下引き層２１は、前述の感光層のごとく適当な溶媒および塗工法を用いて形成することができる。さらに、図示例の下引き層２１として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。この他、下引き層２１には、Ａｌ₂Ｏ₃を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物やＳｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂、ＩＴＯ、ＣｅＯ₂等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。この他にも、公知のものを用いることができる。下引き層２１の膜厚は、０〜５［μｍ］が適当である。

＜保護層２４の第１例＞
像担持体１０の最表面層に機械的摩耗を防止するために保護層２４を設けることも可能である。例えば、耐摩耗性を向上させるためにアモルファスシリコンで表面コートした像担持体や、電荷輸送層２３のさらに表面にアルミナや酸化スズ等を分散させた最表面層を設けた有機像担持体などを用いることもできる。無機微粒子を含有した保護層２４を設けるとよい。

以上説明したように、この例に用いることができる像担持体１０の構成は、特定の構成に限定されるものではない。導電性支持体２０の上に電荷発生物質と電荷輸送物質を主成分とする感光層のみを設けた１層構成や、導電性支持体２０の上に電荷発生物質を主成分とする電荷発生層と電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層とが積層された構成や、導電性支持体２０の上に電荷発生物質と電荷輸送物質を主成分とする感光層を設け、その上にさらに保護層を設けた構成や、導電性支持体の上に電荷発生物質を主成分とする電荷発生層と電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層とを積層し、その電荷輸送層の上に保護層を設けた構成や、導電性支持体の上に電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層と電荷発生物質を主成分とする電荷発生層とを積層し、その電荷発生層の上に保護層を設けた構成など、種々の層構成を有する像担持体に適用可能である。

＜保護層２４の第２例＞
また、保護層２４に、架橋構造を有するバインダ樹脂を有する保護層も有効に使用される。架橋構造の形成に関しては、１分子内に複数個の架橋性官能基を有する反応性モノマーを使用し、光や熱エネルギーを用いて架橋反応を起こさせ、３次元の網目構造を形成するものである。この網目構造がバインダ樹脂として機能し、高い耐摩耗性を発現するものである。

電気的な安定性、耐刷性、寿命の観点から、上記反応性モノマとして、全部もしくは一部に電荷輸送能を有するモノマを使用することは非常に有効な手段である。このようなモノマを使用することにより、網目構造中に電荷輸送部位が形成され、保護層２４としての機能を十分に発現することが可能となる。

電荷輸送能を有する反応性モノマとしては、同一分子中に電荷輸送性成分と加水分解性の置換基を有する珪素原子とを少なくとも１つずつ以上含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とヒドロキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とカルボキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とエポキシ基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とイソシアネート基とを含有する化合物等が挙げられる。これら反応性基を有する電荷輸送性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。

さらに好ましくは、電荷輸送能を有するモノマとして、電気的・化学的安定性が高いこと、キャリアの移動度が速いこと等から、トリアリールアミン構造を有する反応性モノマが有効に使用される。

これ以外に、塗工時の粘度調整、架橋型電荷輸送層の応力緩和、低表面エネルギ化や摩擦係数低減などの機能付与の目的で１官能および２官能の重合性モノマおよび重合性オリゴマを併用することができる。これらの重合性モノマ、オリゴマとしては、公知のものが利用できる。

また、図示例においては、熱または光を用いて正孔輸送性化合物の重合または架橋を行うが、熱により重合反応を行う際には、熱エネルギのみで重合反応が進行する場合と重合開始剤が必要となる場合があるが、より低い温度で効率よく反応を進行させるためには、開始剤を添加することが好ましい。

光により重合させる場合は、光として紫外線を用いることが好ましいが、光エネルギのみで反応が進行することはごく稀であり、一般には光重合開始剤が併用される。この場合の重合開始剤とは、主には波長４００ｎｍ以下の紫外線を吸収してラジカルやイオン等の活性種を生成し、重合を開始させるものである。なお、この例においては、上述した熱および光重合開始剤を併用することも可能である。

このように形成した網目構造を有する電荷輸送層２３は、耐摩耗性が高い反面、架橋反応時に体積収縮が大きく、あまり厚膜化するとクラックなどを生じる場合がある。このような場合には、保護層を積層構造として、下層（感光層側）には低分子分散ポリマの保護層を使用し、上層（表面側）に架橋構造を有する保護層を形成してもよい。

例えば、電子写真像担持体において、保護層塗工液および膜厚・作成条件を下記のように代えた以外は同様にして、電子写真像担持体Ａを作成した。

メチルトリメトキシシラン１８２部、ジヒドロキシメチルトリフェニルアミン４０部、２−プロパノール ２２５部、２％酢酸１０６部、アルミニウムトリスアセチルアセトナート１部を混合し、保護層用の塗布液を調製した。この塗布液を前記電荷輸送層２３の上に塗布・乾燥し、１１０℃、１時間の加熱硬化を行い、膜厚３μｍの保護層２４を形成した。

また、電子写真像担持体において、保護層塗工液および膜厚・作成条件を下記のように代えた以外は同様にして、電子写真像担持体Ｂを作成した。

正孔輸送性化合物（下記化１の構造式）を３０部、アクリルモノマ（下記化２の構造式）および光重合開始剤（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン）０．６部を、モノクロロベンゼン５０部／ジクロロメタン５０部の混合溶媒中に溶解し、表面保護層用塗料を調製した。この塗料をスプレーコーティング法により先の電荷輸送層２３上に塗布し、メタルハライドランプを用いて５００ｍＷ／ｃｍ²の光強度で３０秒間硬化させることによって、膜厚５μｍの表面保護層２４を形成した。

（帯電装置１１について）
図示例に用いる帯電装置１１の構成について、その一例を示す。
帯電装置として、従来よりコロナ放電を利用したコロナ帯電方式を用いるものがあった。コロナ帯電方式は、チャージワイヤを被帯電体に近接して配設し、チャージワイヤに高電圧を印加することにより、チャージワイヤと被帯電体との間にコロナ放電を起こし、これによって被帯電体を帯電するものである。しかしながら、コロナ帯電方式の場合には、コロナ放電にともないオゾンや窒素酸化物（ＮＯｘ）などの放電生成物質が発生する。放電生成物質は、像担持体方面に画像形成の際に悪影響を及ぼす硝酸または硝酸塩の膜を形成するおそれがあるため、できればその発生を回避したいところである。

そこで、近年では、コロナ帯電方式に代えて放電生成物質の発生が少なく、低電力で帯電ができる接触帯電方式または近接帯電方式の開発が盛んである。これらの方式は、ローラ、ブラシ、またはブレード等の帯電部材を像担持体等の被帯電体に接触または近接して対向させ、帯電部材に電圧を印加することによって被帯電体の表面を帯電させるものである。この方式によれば、コロナ帯電方式に比して、放電生成物質の発生が少なく低電力化を実現することができるため有用性が高い。また、大掛かりな帯電装置を必要としないため装置の小型化が可能であり、装置の小型化が望まれているニーズに合致する。

ところで、図示例においては、上記のような低電力化、低ハザード化、小型化のニーズを達成する一例として、以下にしめす非接触ローラ帯電方式を用いた。

さらには、球形トナーを用いた場合、上記のように、従来の粉砕トナーに比べてクリーニング不良が発生しやすい。不定形トナーによる堆積層を用いて球形トナーのクリーニングを可能とした画像形成装置においても、万が一クリーニング不良が発生した場合には、非接触ローラ帯電方式であれば、クリーニング不良トナーが帯電装置に付着することが無いため、帯電異常による異常画像の発生が起きないという利点がある。

図示例に係る帯電装置は、非接触となるように近接させて対向配置した帯電部材による交流印加放電により像担持体１０を帯電せしめている。なお、接触させて対向配置した帯電部材による交流印加放電により像担持体１０を帯電せしめる方法がある。この方法を適用する場合には、像担持体１０表面と帯電部材との接触性を向上させ、かつ像担持体１０に機械的ストレスを与えない弾性部材を用いることが好ましい。ただし、弾性部材を用いると、帯電ニップ幅が広くなり、これに起因して帯電ローラ側に保護物質が付着しやすくなることがある。よって、被帯電体の高耐久化には、非接触により帯電させる方が有利である。

図３には、帯電位置における像担持体１０と帯電装置１１との位置関係を示す。帯電装置１１には、帯電部材としての帯電ローラ２６、スペーサ２７、スプリング２８、電源３０などを備える。帯電ローラ２６には、軸部２６ａと帯電部としてのローラ部２６ｂとを設ける。このうち、ローラ部２６ｂは、像担持体１０に対向して像担持体１０表面を帯電する機能を担っており、軸部２６ａの回転によって回動可能なように構成されている。帯電ローラ２６のローラ部２６ｂは、像担持体１０表面に対して微小な間隙で対向配置されるように帯電ローラ２６に間隙保持部材であるスペーサ２７を設けている。このスペーサ２７により、像担持体１０表面のうち画像が形成される画像形成領域ａに対向する部分は、像担持体１０と非接触となるように配設されている。ローラ部２６ｂの長手方向の寸法は、像担持体１０の画像形成領域よりも長く設定されており、像担持体１０の非画像形成領域ｂにスペーサ２７を当接せしめることにより、上記微小なギャップｃを形成している。このスペーサ２７を介して帯電ローラ２６は、像担持体１０表面に連れまわって回転するようになっている。微小ギャップｃは、帯電ローラ部２６ｂと像担持体１０との最近接部が１〜１００［μｍ］となるように構成されている。この最近接距離は、３０〜６５［μｍ］であることがさらに好ましい。

そして、軸部２６ａには、帯電ローラ２６ａを被帯電体へ向けて押圧するためのスプリング２８が取り付けられている。これにより、上記微小ギャップｃを精度よく維持することが可能となる。

帯電ローラ２６には、帯電用の電源３０が接続されている。電源３０は、像担持体１０表面と帯電ローラ２６表面との間の微小な空隙において、交流印加放電により像担持体１０表面を均一に帯電せしめる。この例では、直流成分であるＤＣ電圧に交流成分であるＡＣ電圧が重畳された交番電圧が帯電ローラ２６へ印加されるようになっている。交番電圧を用いることにより、微小なギャップ変動に起因する帯電電位のバラツキなどの影響が抑制され、均一な帯電が可能となる。

上記帯電ローラ２６は、円柱状を呈する導電性支持体としての芯金と、この芯金の外周面上に形成された抵抗調整層とから構成される。この例では、帯電ローラ２６の直径を１０［mm］とした。

帯電ローラ２６の表面は、例えばゴム部材などの既知の材料を用いることができるが、樹脂材料で構成することがより好ましい。ゴム部材を用いると、ゴムの吸水や、たわみの発生により、像担持体１０との微小な間隙を維持することが困難となるからである。作像条件によっては帯電ローラ２６の中央部のみが像担持体１０表面に突発的に接触する可能性がある。このような局所的、突発的な帯電ローラ２６の像担持体１０への接触による像担持体１０表面層の乱れに対応することは困難である。したがって、非接触帯電方式により像担持体１０を帯電する場合には、帯電ローラと像担持体との微小間隙を均一に維持することができる硬質の材料を用いることがより好ましい。

＜帯電ローラ表層＞
帯電ローラ２６の表面が硬質な材料としては、例えば、以下のようなものを用いることができる。抵抗調整層として、高分子型イオン導電剤が分散する熱可塑性樹脂組成物（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレンおよびその共重合体等）により形成し、抵抗調整層の表面を硬化剤により硬化皮膜処理されたものなどである。硬化皮膜処理は、例えば、イソシアネート含有化合物を含む処理溶液に抵抗調整層を浸漬させることにより行うことができる。あるいは、抵抗調整層の表面に改めて硬化処理皮膜層を形成してもよい。

（現像装置１３について）
現像装置１３には、図１に示すように、現像ケース３２内に、例えば、現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材３３、それにより搬送された現像剤を補給する現像剤補給ローラ３４、それにより補給された現像剤のトナーを像担持体１０に付着する現像ローラ３５、像担持体１０に付着前の、現像ローラ３５上の現像剤を薄層化する薄層化部材（図示省略）などを備える。

近年、トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置においては、より高精度で高精細な画像を形成すべく、高解像度の要求が高まっている。高解像度を達成する方法としては、粒径が小さく、かつ、球形に近い球形トナーを用いるのが効果的であることが知られている。そこで、現像装置１３では、画質向上のために、円形度が０．９５以上の球形トナーを使用している。

ここでいう「円形度」は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製、商品名）により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０［ｍｌ］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ホン酸塩を０．１〜０．５［ｍｌ］加え、さらに測定試料（トナー）を０．１〜０．５［ｇ］程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約１〜３分間分散処理し、分散液濃度が３０００〜１［万個／μｌ］となるようにしたものを上記分析装置にセットして、トナーの形状および分布を測定する。そして、この測定結果に基づき、図４（Ａ）に示す実際のトナー投影形状の外周長をＬ１、その投影面積をＳとし、この投影面積Ｓと同じ図４（Ｂ）に示す真円の外周長をＬ２としたときのＬ２／Ｌ１を求め、その平均値を円形度とした。

球形トナーとしては、従来から広く用いられている粉砕法により形状が歪な異形のトナー（粉砕トナー）を加熱処理等して球形化したものや、重合法により製造されたトナーなどを用いることができ

（クリーニング装置）
クリーニング装置１６は、例えば図５に示すように、いわゆるブレードホルダである板状の支持部材３７の片面に弾性クリーニングブレード３８の基端を貼り付けて先端稜線部３８ｂを像担持体１０の周面に押し当ててなる。クリーニングブレード３８は、例えば、ＪＩＳＡ硬度が６０度から８０度のゴムを使用し、反発弾性を２３℃で３０％以下のものを用いる。そして、像担持体１０の軸方向に細長な板状につくる。このような形状に限らず、クリーニングブレード３８は、例えば図６に示すように、その基端段差部に支持部材３７の先端部をはめ付けて貼り付け、先端稜線部３８ｂを像担持体１０に押し当てたとき、支持部材３７に当接してクリーニングブレード３８が矢示方向に逃げることを妨げる突部４０を有する形状としてもよい。

ここで、クリーニングブレード３８の先端稜線部３８ｂを形成する角度θは、例えば図７（Ａ）に示すように、先端面３８cの一部を斜めにカットすることによりカット面３８ａを設け、鈍角とする。また、図７（Ｂ）に示すように、先端面３８ｃの全部を斜めにカットすることにより先端面３８ｃの全体をカット面３８ａとし、先端稜線部３８ｂを形成する角度θを鈍角としてもよい。鈍角は、９５度から１４０度の範囲が好ましい。そして、クリーニングブレード３８は、先端稜線部３８ｂを像担持体１０に面圧２．０ＭＰa以上で押し当てる。望ましくは、３．０ＭＰa以上とするとなおよい。

次に、球形トナーをクリーニングする場合に必要な面圧について、以下に詳述する。面圧は、クリーニングブレード３８を像担持体１０に押し付ける際に付加する総荷重を、クリーニングブレード３８と像担持体１０の接触面積で割った値である。クリーニングブレード３８と像担持体１０の接触面積は、クリーニングブレード３８を透明な擬似像担持体に押し当てた時の接触面積を測定することで容易に求めることができる。

以下の実験は、同一荷重（線圧）を付加した場合に、面圧の違いによってクリーニング性能が異なる結果を示す実験であり、具体的には、クリーニングブレード３８に一定荷重（線圧）を付加した場合に、接触面積を変化させ、その際の面圧を算出し、クリーニング性能との関係を調べたものである。

（実験：面圧とクリーニング性能）
以下の表１は、ある荷重をクリーニングブレードに付加した場合に、クリーニングブレードと像担持体の接触面積を観察から求め、面圧を算出した結果である。具体的には、クリーニングブレードが像担持体と接触する主走査方向の長さは判っているため、像担持体とクリーニングブレードの接触幅を観察画像から求め、線圧［g/cm］を接触幅によって割った値である。

ここで、表１に記載されているクリーニング性能は、クリーニング後の像担持体表面の残トナー量を見て判定した。表中の記号◎は完全にクリーニングされた場合、○はわずかにトナーが残留した場合、△は部分的に筋状のクリーニング不良が発生した場合または全面に若干のトナーが残留している場合、×は全面に筋状または多量のトナーが残留している場合である。

本実験では、線圧を０．２〜１．２Ｎ／cm、接触幅を５〜９０μｍの間で変動させた。線圧１．２Ｎ／cmをブレードに付加した場合には、面圧２．４〜１２．０ＭＰaの間で、良好なクリーニング性能（◎or○）が得られた。逆に、面圧２.４ＭＰaではクリーニング不良が発生している。これは、接触幅が５μｍと狭いため、像担持体精度などから、主走査方向に当接ムラが発生し、部分的に十分な面圧が付加されていないことが考えられる。また、線圧０．９５Ｎ／cmをブレードに付加した場合には、面圧３．１７〜９．５０ＭＰaで良好なクリーニング性能が得られているが、面圧１．９ＭＰaでは、接触幅が５μｍと狭いために、やはり当接ムラによってクリーニング不良が発生している。また、面圧１．９ＭＰa以下では、クリーニング不良となっている。

また、線圧０．４Ｎ／cmの場合には、面圧２．０〜４．０ＭＰaで良好なクリーニング性能が得られているが、面圧８．０ＭＰa（当接ムラ）、面圧１．３３ＭＰa以下において、クリーニング不良が発生している。

以上の結果から、同じ線圧を付加した場合にも、クリーニングブレードと像担持体の接触状態（接触面積）によって単位面積あたりの荷重、つまり面圧［ＭＰa］が異なるため、線圧を高く設定した場合にも、面圧が低い場合には、球形トナーのクリーニングができないことが判る。

また、表１の結果から、面圧を２．０ＭＰa以上に設定することにより、球形トナーをクリーニングすることが可能であるが、接触幅が１０μｍ程度の時、または面圧が２．０ＭＰa程度の場合には、わずかにトナーが残留し（○）、完全なクリーニングとはならない。これは、接触面積を小さくするほど、高い面圧を付加することができるが、ブレードと像担持体の接触幅が狭すぎる場合には、像担持体との接触ムラや、像担持体表面の傷、突起物等が原因となってクリーニング不良となりやすいためである。球形トナーをクリーニングするためには、図５および図６に示す例のように、面圧を２．０ＭＰa以上、好ましくは３．０ＭＰa以上とし、接触幅は１０μｍ以上とすることが望ましい。

上記のように、球形トナーをクリーニングするためには、ブレードと像担持体の接触幅を１０μｍ以上で、面圧を２．０ＭＰa以上、望ましくは３．０ＭＰa以上とする必要がある。ここで、像担持体の膜削れ、像担持体駆動トルクの増加、ブレード摩耗等を抑制するためには、好ましい接触幅は、１０μｍ以上、４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下とすることが望ましい。なぜならば、ブレードと像担持体の接触幅を非常に大きくした場合（例えば、接触幅１００μｍ）にも、面圧が２．０ＭＰa以上、または３．０ＭＰa以上となれば、球形トナーのもぐり込みを阻止し、クリーニングすることは可能である。しかしながら、例えば接触幅が１００μｍの場合には、面圧を２．０ＭＰaとするためには、線圧２．０Ｎ／cmを付加しなければならず、非常に大きな線圧が必要となってしまう。球形トナーをクリーニングするためには、ブレードと像担持体の接触面積をなるべく小さくし、できる限り少ない線圧によって、高い面圧を付加することが必要である。球形トナーのもぐり込みを阻止するためには、像担持体の精度や、トナー粒径を考慮しても、像担持体とブレードの接触幅は１０μｍ以上とすることが好ましいが、上限値は４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下とすることによって、面圧２．０ＭＰa以上、または３．０ＭＰa以上とするために付加する線圧を０．２〜１．２Ｎ／cmの間とすることができる。好ましくは、線圧は、０．９Ｎ／cm以下とするとよい。

次に、クリーニングブレード３８の先端を鈍角とすることによって、ブレード先端が９０度の場合に比べて、少ない線圧で、球形トナーのもぐり込みを阻止するための面圧を付加できることについて説明する。

上記のように、球形トナーをクリーニングするためには、ブレードを像担持体に対して、面圧２．０ＭＰa以上で当接させる必要があるが、同じ面圧を付加する場合にも、ブレード形状によって、ブレード全体に付加する荷重（線圧）が異なってくる。像担持体駆動トルクの大きさや、像担持体１０の寿命、クリーニングブレード３８の摩耗には、線圧が大きく影響するために、できる限り線圧を小さくしたい。

球形トナーをクリーニングするためには、従来の粉砕トナーをクリーニングするために必要であった線圧に比べ、大きな線圧を付加すればよいことから、これまではクリーニングブレードの材質を考慮し、また支持部材先端でのクリーニングブレードの座屈をなくすようにし、高線圧を付加することができるブレード形状を検討してきた。

しかしながら、上記したように、トナー除去性能は、線圧ではなく、面圧で決まることが判った。そこで、球形トナーをクリーニングするために必要な面圧２．０ＭＰaを、より低線圧で付加することができるブレード形状について検討を行った。その結果、クリーニングブレード３８が像担持体１０に圧接される先端稜線部３８ｂを鈍角に加工することによって、先端稜線部３８ｂが９０度とした場合に比べ、低線圧で、球形トナーがクリーニング可能な面圧を付加することが可能であることが明らかになった。すなわち、先端稜線部３８ｂを鈍角加工することによって、同一荷重を付加した場合に、先端稜線部３８ｂが９０度の場合に比べて、ブレードカット面のメクレが小さくなり、接触面積が小さくなるため、単位面積あたりの抗力、すなわち面圧を高く付加することができる。

次に、図８（Ａ）に示す先端抗力集中形状のクリーニングブレードＡと、像担持体に当接する先端稜線部を鈍角にカットした、図６に示すと同じ図８（Ｂ）に示す先端抗力集中形状の鈍角クリーニングブレードＢと、（Ｃ）に示す従来の粉砕トナー用のクリーニングブレードＣの３種類について、線圧と接触幅、線圧と面圧の関係を説明する。

まず、線圧と接触幅を比較するブレードＡ、Ｂ、Ｃのブレード形状について説明する。ブレードＣは、支持部材３７の片側に貼り付けられ、厚さが２mm、支持部材３７の先端からブレード先端までの自由長が７mm、ＪＩＳＡ硬度が７０度である。

次に、先端抗力集中形状のブレードＡと鈍角ブレードＢについて説明する。まず、ブレードＡとブレードＢで共通の形状として、ブレード先端に効率的に高い面圧を付加するために、面圧の低下の原因となる腹当りを防ぐ構成となっている。すなわち、ブレードＡとブレードＢは、ともに図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、支持部材３７に密着して接着され、先端稜線部３８ｂを像担持体に押し当てたとき支持部材３７に当接してクリーニングブレードが逃げることを妨げる突部４０を形成する。つまり、概ね凸形状となるようにほぼ中央部の肉厚部と両端の肉薄部とからなり、肉厚部と肉薄部の段差部が支持部材３７と密着して接着されることで支持されている。ブレードの形状をこのようにすることによって、支持部材３７の先端部におけるブレードの座屈を防ぐことができるために、像担持体に対するクリーニングブレードの腹当りが抑制され、ブレード先端に荷重を集中することができる。

具体的には、ブレードＡおよびブレードＢのブレード形状は、ｔ１＝１．７mm、ｔ２＝３．５mm、ｔ３＝７mm、ｔ４＝１１mm、Ｌ＝３．８mm、ｄ＝１．２mm、支持部材３７の厚さＴ＝１．６mmであり、ＪＩＳＡ硬度が７０度である。

そして、鈍角ブレードＢの場合は、上記構成に加えて、図７（Ａ）と同様にブレードが像担持体に圧接される先端稜線部３８ｂを鈍角にカットした形状を有する。具体的には、図８（Ｄ）に示すように、長さ方向を１００μｍ、厚さ方向を２００μｍカットすることによって、先端稜線部３８ｂを形成する角度θを鈍角としている。

図９には線圧と接触幅の関係を、図１０には線圧と面圧の関係を、上述した３種類のブレードＡ、Ｂ、Ｃについて示す。

図９に示すように、一定の線圧を付加した場合に、３種類のブレードＡ、Ｂ、Ｃの接触幅を比較すると、ブレードＣは他の２種類の先端抗力集中形状のブレードＡ、Ｂに比べて、腹当りとなることから、接触幅が大きくなる。一方、２種類の先端抗力集中形状のブレードＡ、Ｂを像担持体に当接させた場合の接触幅を比較すると、ブレード先端を鈍角にカットしたブレードＢは、無加工のブレードＡに比べ、接触幅がより小さくなり、同じ線圧を付加した場合にも、面圧が高くなりやすい。

図１０は、各ブレードＡ、Ｂ、Ｃについて、線圧と面圧（図９から、線圧を接触幅で割って求めた）の関係をプロットしたものである。

従来の粉砕トナー用のブレードＣでは、ブレードを像担持体に押し付ける変位量ｄを大きくし、線圧を高くした場合にも、接触面積が大きくなるばかりで、面圧が十分に大きくならず、クリーニング不良となってしまう。一方、先端抗力集中形状のブレードＡ、Ｂでは、変位量ｄを大きくしていった場合にも、腹当りによって接触幅が大きくならないため、球形トナーをクリーニングするために必要な面圧を付与することができる。ここで、球形トナーをクリーニングするために必要な面圧は、前述したように、２．０ＭＰa以上、望ましくは３．０ＭＰa以上である。

また、ブレードＡ、Ｂの比較から、ブレード先端が鈍角となるように加工を施したブレードＢは、ブレードＡに比べて少ない線圧で、高い面圧を付与することができる。

ブレードＡでは、像担持体上のトナーをクリーニング（○）するために必要な最低面圧２．０ＭＰaを付与するためには、線圧約０．２Ｎ／cm、完全にクリーニング（◎）できる面圧３．０ＭＰaにするためには、線圧約０．３Ｎ／cmを付加する必要がある。一方、ブレードＢでは面圧２．０ＭＰaを付加するためには線圧約０．４Ｎ／cm、面圧３．００ＭＰaを付加するためには線圧約０．６〜０．８Ｎ／cmを付加する必要がある。このように、ブレード先端を鈍角に加工することによって、より小さな線圧で大きな面圧を付加することが可能となる。例えば、トナーを完全にクリーニングできる面圧３．０ＭＰaとするために付加する線圧が、約０．３〜０．５Ｎ／cm程度小さく設定することができる。

このように、ブレード先端を鈍角に加工することによって、先端が９０度の場合に比べて、ブレードと像担持体の接触面積を小さくすることができる。図９、１０に示す結果では、ブレードＢの先端部分のみを１００μｍ×２００μｍにカットして（角度は約１１５度）、鈍角とした。すなわち、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、カット面全体を鈍角にカットすれば、接触幅は９０度の場合に比べて狭くすることができる。ここで、鈍角とは、９０度より大きいことであり、９５度以上、１４０度以下である。先端角度が９０度に余り近い値であると、鈍角による接触面積低減の効果が発揮されない。また、クリーニングブレードは、図５および図６に示す初期当接角度βを１５度〜３０度の間で設定して装置に組み込まれる。そのため、先端角度を１４０度、初期当接角度を３０度とした場合には、カット面とブレードのなす角度は１０度となる。この角度が小さな値となると、楔部分にトナーが堆積し、実質的にブレードと像担持体の接触面積が増えたことによって、面圧が低下してしまい、その結果、クリーニング不良となることがある。

図１１には、図５に示すクリーニングブレードの具体例を示す。この例では、クリーニングブレード３８を短冊形状に形成し、自由長ｔ３と厚さｔ１の間には、
１．７５≦ｔ３／ｔ１≦３
の関係が成り立つ形状とする。このようにすると、支持部材３７の先端部におけるクリーニングブレード３８の座屈を防止することができる。

従来、粉砕トナークリーニング用のブレード形状は、例えば自由長ｔ３＝８mm、厚さｔ１＝２mm（ｔ３／ｔ１＝４）であり、座屈によって腹当りしてしまい、球形トナーをクリーニングするために必要な面圧を付与することができなかったが、上記関係式を満たすようにブレード形状を設定することによって、支持部材３７の先端部でのクリーニングブレード３８の座屈を抑制することができる。

ここで、図１１に示した従来より分厚い短冊形状において、ブレードの先端稜線部３８ｂを形成する角度θを鈍角とした場合にも、同じようにブレードと像担持体の接触面積が小さくなり、ブレードの先端稜線部３８ｂを形成する角度が９０度の場合に比べて、より低い線圧で球形トナーがクリーニング可能な面圧を付加することができる。

以下に、ブレード先端部が９０度のブレードＤ（図１２（Ａ））と、先端部を鈍角に加工（１００μｍ×２００μｍ）したブレードＥ（図１２（Ｂ））の線圧と面圧の関係を示す。ここで、鈍角加工前のブレード形状は、通常より分厚い、ｔ１＝３．６mm、t３＝７mm（t３／t１≒１．９５）の短冊ブレードとした。

図８（Ｃ）に示すブレードＣは、球形トナーのクリーニングに必要な面圧が付加できないが、ブレードＤ、Ｅでは、球形トナーをクリーニングするために必要な面圧２．０ＭＰa、３．０ＭＰaを付加することができる。また、クリーニングブレードＥは、ブレードの先端稜線部３８ｂを形成する角度θを鈍角としたことによって、ブレードＤに比べて、小さな線圧でも球形トナーのクリーニングに必要な面圧を付加することができる。

図１２（Ｂ）に示すブレードＥは、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ブレードの先端面全体をカットしても、一部をカットしても、同様の効果が得られる。

さて、この発明は、ブレードのゴム硬度は、前述したとおり、ＪＩＳＡ硬度で６０〜８０度の間とすればよい。硬度を６０度以下とした場合には、支持部材の先端部でのブレードの座屈が発生し、十分な面圧を付与できない場合がある。逆に、ゴム硬度が高すぎる場合には、像担持体との密着性が悪くなり、部分的に十分な面圧が付加されない場所が発生し、クリーニング不良となる場合がある。

次に、補強部材を用いたブレード支持構成について説明する。
図１３（Ａ）は、厚さ２mmの支持部材３７と同じ厚さのクリーニングブレード３８を設け、そのブレードに補強部材４１を貼り付けてブレードの自由長が３mmとなるようにしている。補強部材４１としては、支持部材３７と同じ金属材料を設けている。自由長の長さは、適宜選択すればよく、前記の限りではない。また、補強部材４１に使用する材料も、前記の限りではなく、望ましくはブレードの硬度以上のものを用いるとよい。

また、図１３（Ｂ）では、厚さ２mmの支持部材３７の厚さよりも薄い補強部材４１をブレード３８に貼り付けている。図１３（Ｂ）では、ブレード３８の最先端まで補強部材４１を貼り付けていないが、この限りではなく、補強部材４１の長さは任意に設定すればよい。

次に、クリーニングブレード３８の反発弾性について説明する。
この発明では、クリーニングブレード３８に用いる弾性材料の反発弾性を２３℃で３０％以下としている。反発弾性率を３０％以下とする理由としては、次の２つがある。１つは、球形トナーをクリーニングするためには、ブレード先端の振動が少ない方がよいということである。もう１つは、ブレードの摩耗に対して、反発弾性は低い方がよいからである。

従来、粉砕トナーをクリーニングする際には、ブレードによって、ブレード先端に接触したトナーを跳ね飛ばすという作用があったため、反発弾性率が低い場合には、跳ね飛ばし効果が十分に働かないという問題があった。しかしながら、球形トナーの場合には、トナーを跳ね返す前に、ブレードをすり抜けてしまうため、跳ね飛ばし効果は作用しない。むしろ、反発弾性が高く、ブレード先端が像担持体に対して微小振動し易い場合には、かえって球形トナーのすり抜けを助長してしまうことが判っている。

一方、反発弾性が低い方が、ブレードの摩耗に対して、有利であることが判っている。すなわち、繰り返しの作像過程において、クリーニングブレードは、像担持体との摺擦によって、徐々に摩耗していく。我々は、ブレードの摩耗の発生メカニズムは、ブレード自身のスティックスリップ運動の結果、ブレードを構成する高分子（例えばポリウレタンゴム）が引き裂かれ、疲労破壊する結果、摩耗が発生すると考えている。このような場合には、ブレード先端部が引き千切れ、そこからクリーニング不良が発生する。

ところが、反発弾性を低くした場合には、ブレード自身のスティックスリップ運動が抑制されるために、繰り返しの作像工程を経た後でも、ブレード先端部分の累積振動回数が高反発弾性ブレードに比べて少なくなり、疲労破壊も抑制される。その結果として、繰り返しの作像工程を経ても、ブレード摩耗が進行せず、長期にわたってクリーニング性能が良好に維持されることになる。

以上の２つの理由によって、反発弾性を２３℃で２３℃で３０％以下とすることが必要である。

ところで、この発明では、球形トナーをクリーニングするために、高い荷重をかけてクリーニングブレード３８を像担持体１０に圧接している。そのため、ブレード摩耗および、像担持体の膜削れが大きくなる。そこで、像担持体１０表面に潤滑材を塗布することによって、ブレード３８の摩耗、像担持体１０の膜削れを抑制することが可能である。また、上記した放電を用いた帯電装置１１によって像担持体１０を帯電する場合には、放電によって像担持体１０表面が徐々に改質し、表面エネルギが高くなる。この場合、球形トナーのクリーニング不良が発生しやすくなるため、潤滑材を塗布することによって像担持体１０表面の改質を抑制することによって、球形トナーのクリーニング性能を経時に渡って維持することができる。そこで、この発明による画像形成装置には、像担持体１０に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を備えるとよい。

潤滑剤塗布装置の一例を、図１４に示す。図１４に示す潤滑剤塗布装置４２は、潤滑剤４３を固形状に成型して加圧バネ４４を用いてファーブラシ４５に押し当て、ファーブラシ４５を回転して像担持体１０表面に塗布するものである。この他、粉末状の潤滑剤の剤溜りを像担持体表面に対向配置して像担持体に供給する方法などもある。図１４では、潤滑材の塗布位置が、像担持体１０の移動方向に対して、クリーニングブレード３８の上流側である。この場合、ブレード３８によって除去されるトナーとともに潤滑材が除去されてしまう場合があり、像担持体１０表面に均一に潤滑材の膜を形成することができない場合がある。

そこで、図１５に示すように、クリーニングブレード３８の下流、帯電装置１１の上流に潤滑剤塗布装置４２を配置し、その潤滑剤塗布装置４２で潤滑剤を塗布するようにすると、トナー除去後の像担持体１０表面に潤滑材を塗布することから、均一に塗布することが可能となる。また、好ましくは、図示するように、像担持体１０表面に塗布された潤滑材を引き伸ばすための引き伸ばし部材４６を潤滑材塗布装置４２の下流に配置することが望ましい。引き伸ばし部材４６としては、ウレタンゴムブレードなどの弾性体や、弾性ローラなどを像担持体１０に対して適切な圧力で当接させればよい。

また、潤滑材４３としては、ステアリン酸亜鉛のようなラメラ結晶紛体を使用すると好適である。ラメラ結晶は、両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有しており、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。この作用が、低摩擦係数化に効果があると考えられる。潤滑材４３には、その他にも、各種の脂肪酸塩、ワックス、シリコンオイル等の他の物質を用いることも可能である。

脂肪酸としては、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンダデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、アラキドン酸、カプリル酸、カプリン酸、カプロン酸などが挙げられ、その金属塩としては、亜鉛、鉄、銅、マグネシウム、アルミニウム、カルシウムなどの金属との塩が挙げられる。

次に、鈍角形状を有するクリーニングブレード３８の先端稜線部３８ｂを低摩擦係数化する場合について説明する。

具体的には、図１６（Ａ）に示すように、弾性ゴム製のクリーニングブレード３８を支持部材３７で支持する。クリーニングブレード３８は、座屈が発生しないように、厚さが３．６mmで、ブレード下面の自由長を７mm、ブレード上面の自由長を８．８mmとして、ブレード下面と先端面とのなす先端稜線部３８ｂの角度θを鈍角形状としている。このようなブレード形状とすることで、上記したようにクリーニングブレード３８と像担持体１０との接触幅を適切に設定し、球形トナーをクリーニングするために必要な面圧２．０〜３．０ＭＰａを確保している。

ところで、クリーニングブレード３８は、被クリーニング部材である像担持体１０に押し当てる先端稜線部３８ｂを低摩擦係数化し、像担持体１０との間の摩擦係数を低減してなる。具体的には、図１６（Ｂ）に示すようにクリーニングブレード３８の表面に低摩擦係数化のためのコーティングｐを施してもよいが、そのようにするよりも、図示省略するが、クリーニングブレード３８にフッ素を含浸して低摩擦係数化した方が、ブレード内にフッ素が染込んで経時に渡って低摩擦係数化の効果を維持することができる。

クリーニングブレード３８先端の低摩擦係数化処理の効果は、概ね次のように説明できる。

一般に、クリーニングブレード３８を像担持体１０に押し当てる線圧をｆ［Ｎ／cm］、クリーニングブレード３８の長手方向の幅をＬ［cm］とすると、クリーニングブレード３８を像担持体１０に押し当てる総荷重Ｎ=ｆ×Ｌ［ｇ］となる。このとき、クリーニングブレード３８と像担持体１０の間に働く摩擦係数をμとすると、クリーニングブレード３８と像担持体１０の間に働く摩擦力Ｆは、Ｆ=μＮとなる。

ここで、像担持体１０とクリーニングブレード３８の摺擦によって発生するトルクＴは、像担持体１０の半径ｒを用いて、
Ｔ = ｒ×Ｆ= ｒ×μＮ
で表される。ブレード形状、材質が同じで、当接する像担持体径が同じ場合には、球形トナーをクリーニングするために必要な面圧を付加するは、ある一定の総荷重Ｎを付加しなければならない。

したがって、球形トナーをクリーニングするために必要な荷重を維持しながら、トルクＴを低くするためには、クリーニングブレード３８と像担持体１０の間の摩擦係数μを下げなければならない。従来、像担持体１０表面の摩擦係数μを下げる方法として、潤滑剤を塗布するなどの方法が知られているが、潤滑剤を塗布した場合にも、必ずしもトルクが低下しないことが我々の検討の結果分かっている。以下には、その一例を示す実験結果である。

（実験例２）
ＡＣ重畳したローラ帯電方式を用いた画像形成プロセスの場合に、像担持体１０表面にステアリン酸亜鉛を塗布した場合と、しない場合でクリーニングブレード３８と像担持体１０の間に働くトルクを比較した。

＜実験条件＞
クリーニングブレード３８：従来の粉砕トナー用のクリーニングブレード（厚さ２mm、自由長７mm）
（クリーニングブレードの長手方向の長さ：３２５mm）
Jupiter機を用いて、クリーニング動作時のトルクを測定し、平均値を比較した。
像担持体１０の径：φ３０
である。

＜結果＞

この表に示すように、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を塗布した場合にも、むしろトルク値は増加している。これは、像担持体１０表面の低μ化の目的で潤滑剤を塗布した場合にも、ステアリン酸亜鉛は帯電装置の放電によって劣化し、潤滑性を失って、むしろ像担持体１０表面の表面エネルギ等が増加する結果、クリーニングブレード３８と像担持体１０の摺擦によるトルクは大きくなってしまっているからであると考えている。

このように、像担持体１０表面に潤滑剤を塗布したとしても、像担持体１０表面の低μ状態を維持するためには、ステアリン酸亜鉛の塗布量を最適化し、ステアリン酸亜鉛による潤滑効果が、ステアリン酸亜鉛の劣化による表面エネルギ増加を上回るような塗布バランスを必要とするため、潤滑剤塗布による像担持体１０表面の低μ化して、クリーニングブレード３８と像担持体１０間のトルクを低減することは困難である。

したがって、繰り返しの画像形成過程の結果、変化する像担持体１０表面とクリーニングブレード３８の間の摩擦係数μを下げるためには、クリーニングブレード３８そのものを低摩擦係数化することが、より安定にクリーニングブレード３８と像担持体１０間のトルクを低減する方法である。

次に、クリーニングブレード３８の先端稜線部３８ｂを低摩擦係数化した場合に、像担持体１０との摺擦時に発生する像担持体１０の駆動トルクが低下する効果について、比較実験を行った結果を示す。

（実験例３）
本実験では、以下の条件１〜３において、クリーニング動作時に発生するトルク値を測定し、その大小関係を比較した。

＜実験条件＞
クリーニングブレードＡ：従来の粉砕トナー用のクリーニングブレード（厚さ２mm、自由長７mm：形状は図８（Ｃ））
クリーニングブレードＢ：先端鈍角ブレード（形状は図１３（Ａ））
クリーニングブレードＣ：先端鈍角ブレードで、先端を低摩擦係数化（形状は図１３（Ｂ））
（注：Ａ、Ｂ、Ｃのクリーニングブレードの長手方向の長さ：３２５mm）
像担持体：φ３０

＜結果＞

比較のために、従来のクリーニングブレードで粉砕トナーをクリーニングした場合（条件１）のトルクは約１．８［kgf・cm］となった。一方、球形トナークリーニングに必要な面圧２．０〜３．０［ＭＰａ］を付加可能な先端を鈍角加工としたブレードＢでは、線圧０．９５［Ｎ／cm］を付加した際に、トルクが約３．８［Kgf・cm］になり、条件１に比べて２倍以上のトルクとなった。

条件３では、ブレードＢの先端を低μ処理を施したブレードＣを用いた結果、線圧０．９５［Ｎ／cm］を付加した際に、トルクが約２．７［Kgf・cm］となり、トルクを低減することができた。

このように、クリーニングブレード３８の先端稜線部３８ｂを低摩擦係数化することによって、球形トナーをクリーニング可能な荷重を付加した場合にも、像担持体１０とクリーニングブレード３８の摺擦によるトルクを低減することができる。ここでは、クリーニングブレード３８の先端稜線部３８ｂの低摩擦係数化の方法として、フッ素をブレードに含浸させる方法を用いた。この場合には、ブレード表面から内部にフッ素樹脂が含浸しているために、経時に渡って低摩擦係数化が可能となる。

一方、ブレード表面に、低摩擦係数物質をコーティングすることも可能である。この他、クリーニングブレード３８として従来使用されるポリウレタンに比べて、摩擦係数が小さくなれば、これに限らない。

さて、この発明による画像形成装置では、少なくとも上述したクリーニング装置１６と、像担持体１０とを一体的に備え、画像形成装置本体に対して着脱自在とするプロセスカートリッジを構成してもよい。これにより、小粒で球形のトナーを確実にクリーニングすることができる、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることができるプロセスカートリッジを提供することができる。また、プロセスカートリッジを構成することにより、交換、修理、補給等のメンテナンスを容易とし、かつ画像形成装置本体の小型化を図ることができる。

ところで、上述した例では、像担持体である感光体上に形成したトナー画像を中間転写体を介さずに直接記録媒体に転写して画像を記録する直接転写方式の画像形成装置およびそのプロセスカートリッジやクリーニング装置に適用した場合について説明したが、当然に感光体上に形成したトナー画像を中間転写体を介して記録媒体に転写して画像を記録する間接転写方式の画像形成装置およびそのプロセスカートリッジやクリーニング装置に適用することもできる。このとき、像担持体である感光体上の一次転写残トナーを除去する一次クリーニング装置はもちろんのこと、像担持体である中間転写体上の二次残留トナーを除去する二次クリーニング装置にも適用することができる。

また、単色の画像形成装置およびそのプロセスカートリッジやクリーニング装置に適用した場合について説明したが、リボルバ方式やタンデム方式のカラー画像形成装置およびそのプロセスカートリッジやクリーニング装置にも、同様に適用することができる。プロセスカートリッジやクリーニング装置を複数個備える場合にも、同様に適用することができる。

そして、小粒で球形のトナーを確実にクリーニングすることができる、低線圧で高面圧なクリーニング構成を得ることができる画像形成装置およびそのプロセスカートリッジやクリーニング装置を提供することができる。

図１７には、被クリーニング部材である中間転写体を備えた中間転写ユニット３００とその周囲の概略構成を示す。この図１７に基づき、この発明を、中間転写体である中間転写ベルト２１０上の二次残留トナーを除去する二次クリーニング装置に適用した場合について説明する。

中間転写ユニット３００は、中間転写ベルト２１０を、張架ローラ２１４、駆動ローラ２１５、２次転写バックアップローラ２１６、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの中間転写バイアスローラ６２Ｙ・６２Ｃ・６２Ｍ・６２Ｋ、３つの接地ローラ７４などのまわりに掛けまわし、まわりに二次クリーニング装置としてベルトクリーニング装置２１７を設けてなる。

中間転写ベルト２１０は、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ２１５の回転により図中時計まわりに無端移動せしめられる。４つの中間転写バイアスローラ６２Ｙ・６２Ｃ・６２Ｍ・６２Ｋは、それぞれ中間転写ベルト２１０のベース層側（内周面側）に接触するように配設され、図示しない電源から中間転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト２１０をそのベース層側から感光体１０１Ｙ・１０１Ｃ・１０１Ｍ・１０１Ｋに向けて押圧してそれぞれ中間転写ニップを形成する。各中間転写ニップには、上記中間転写バイアスの影響により、感光体と中間転写バイアスローラとの間に中間転写電界が形成される。Ｙ用の感光体１０１Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この中間転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト２１０上に中間転写される。このＹトナー像の上には、Ｃ，Ｍ，Ｋ用の感光体１０１Ｃ・１０１Ｍ・１０１Ｋ上に形成されたＣ、Ｍ、Ｋトナー像が順次重ね合わせて中間転写される。この重ね合わせの中間転写により、中間転写ベルト２１０上には多重トナー像たる４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

中間転写ベルト２１０において、各中間転写ニップの間に位置する部分には、それぞれ内側から接地ローラ７４が当接している。これら接地ローラ７４は、導電性の材料で構成されている。そして、各中間転写ニップで中間転写バイアスローラ６２Ｙ・６２Ｃ・６２Ｍ・６２Ｋからベルトに伝わった中間転写バイアスによる電流を、他の中間転写ニップやプロセスカートリッジにリークさせるのを阻止している。

中間転写ベルト２１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、後述の２次転写ニップで図示しない転写紙に２次転写される。２次転写ニップ通過後の中間転写ベルト２１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ２１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置２１７の弾性ゴム製のクリーニングブレード３８によってクリーニングされる。

クリーニングブレード３８は、不図示の支持部材によって支持し、先端を、表面移動する中間転写ベルト２１０にカウンタ方向に押し当てる。クリーニングブレード３８の先端稜線部は、上述した例と同様に、その先端稜線部を形成する角度を鈍角とするとともに、被クリーニング部材である中間転写ベルト２１０に面圧２．０ＭＰa以上で押し当ててなる。

特に、中間転写ベルト２１０のように複数色のトナーを担持する中間転写ユニット３００においては、転写残トナーが良好に除去されることにより、異なる色の転写残トナーが感光体１に付着することによる混色の発生を防止することができる。

なお、中間転写ユニット３００は、少なくともベルトクリーニング装置２１７と中間転写ベルト２１０とを一体としてプロセスカートリッジを構成することで、不図示の画像形成装置本体に対して着脱可能とすることができる。

図１７において、符号２２０は、作像装置であり、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの単色作像手段２１８Ｙ・２１８Ｃ・２１８Ｍ・２１８Ｋよりなる。１０２はレジストローラ、２２２は、二次転写搬送装置であり、２つのローラ２２３に転写搬送ベルト２２４を掛けまわしてなる。５０は、定着装置である。

さて、上述した例では、被クリーニング部材が感光体や中間転写体などの像担持体１０、２１０であり、画像転写後なおその像担持体１０、２１０上に残留する残留トナーをクリーニングブレード３８で除去する場合について説明した。しかし、被クリーニング部材は、像担持体に限るものではなく、例えば帯電装置の帯電ローラであってもよい。

図１８には、被クリーニング部材である帯電ローラを備えた帯電装置とその周囲の概略構成を示す。図に示すように、帯電装置１１０には、帯電ローラ１１１に付着したトナーを除去する帯電ローラクリーニング装置１１７を備えている。帯電ローラクリーニング装置１１７は、帯電除去ケーシング１１３、支持部材３７、弾性体クリーニングブレードとしてのクリーニングブレード３８、帯電除去回収スクリュ１１４などを有している。

感光体１０１上に付着した残留トナーのうち、感光体クリーニング装置で除去仕切れなかったトナーは帯電領域である帯電ローラ１１１との対向部に到達する。帯電ローラ１１１は感光体１０１に対して近接または接触して帯電を行っているため、帯電領域に到達したトナーの中には帯電ローラ１１１に付着するものもある。帯電領域において帯電ローラ１１１に付着したトナーは、帯電ローラクリーニング装置１１７のクリーニングブレード３８によって、帯電ローラ１１１表面から除去される。

クリーニングブレード３８は、支持部材３７によって支持し、先端を、表面移動する帯電ローラ１１１にカウンタ方向に押し当てる。クリーニングブレード３８の先端稜線部は、上述した例と同様に、その先端稜線部を形成する角度を鈍角とするとともに、被クリーニング部材である帯電ローラ１１１に面圧２．０ＭＰa以上で押し当ててなる。

帯電ローラ１１１に付着した残留トナーを良好に除去できることにより、トナー付着防止のために非接触型とする必要がなく、接触型の帯電ローラ１１１を採用することができる。なお、帯電装置１１０は、少なくとも帯電ローラクリーニング装置１１７と帯電ローラ１１１とを一体としてプロセスカートリッジを構成することで、不図示の画像形成装置本体に対して着脱可能とすることができる。

この発明によるクリーニング装置を備える直接転写方式の単色画像形成装置の概略内部構図である。 その画像形成装置に備える像担持体の部分拡大構成図である。 像担持体と帯電装置の位置関係図である。 （Ａ）は実際のトナーの投影形状、（Ｂ）はそれと同じ面積の真円形状を示す。 クリーニング装置の拡大図である。 クリーニング装置の他例の拡大図である。 （Ａ）はクリーニングブレードの先端面の一部をカットした場合、（Ｂ）は全部をカットした場合を示すクリーニングブレードの先端拡大図である。 （Ａ）は比較例のクリーニングブレードＡ、（Ｂ）はこの発明のクリーニングブレードＢ、（Ｃ）は比較例である従来のクリーニングブレードＣの支持構成図である。（Ｄ）はこの発明のクリーニングブレードＢの先端拡大図である。 図８に示すクリーニングブレードＡ、Ｂ、Ｃの線圧とニップ幅との関係図である。 それらクリーニングブレードＡ、Ｂ、Ｃの線圧と面圧との関係図である。 クリーニングブレードの自由長と厚さを一定の関係にした場合のクリーニングブレード支持構成図である。 （Ａ）はクリーニングブレードの先端稜線部を形成する角度が９０度の場合、（Ｂ）は鈍角の場合を示すブレード支持構成図である。 （Ａ）はクリーニングブレードに補強部材を裏当てした場合の一例、（Ｂ）は他例のブレード支持構成図である。 潤滑剤塗布装置を備える画像形成装置の一例の概略内部構図である。 他例の概略内部構図である。 （Ａ）は低摩擦係数化する前、（Ｂ）は低摩擦係数化して後のブレード支持構成図である。 被クリーニング部材である中間転写体を備えた中間転写ユニットとその周囲の概略構成図である。 被クリーニング部材である帯電ローラを備えた帯電装置とその周囲の概略構成図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、従来の異なる形状のクリーニングブレードの支持構成図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、像担持体に押し当てた状態におけるそれらブレード先端の拡大図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、その状態における圧力分布図である。

符号の説明

１０ 像担持体（被クリーニング部材）
１６ クリーニング装置
２３ 電荷輸送層
２４ 保護層
３７ 支持部材
３８ クリーニングブレード
３８ｂ 先端稜線部
４０ 突部
４１ 補強部材
４２ 潤滑剤塗布装置
１１１ 転写ローラ（被クリーニング部材）
２１０ 中間転写ベルト（被クリーニング部材）
θ 先端稜線部を形成する角度

Claims (25)

1. 支持部材で支持する弾性クリーニングブレードの先端稜線部を、表面移動する被クリーニング部材にカウンタ方向に押し当て、その被クリーニング部材の表面上のトナーを除去するクリーニング装置において、
   前記クリーニングブレードの先端稜線部を形成する角度を鈍角とするとともに、その先端稜線部を前記被クリーニング部材に面圧２．０ＭＰa以上で押し当てることを特徴とする、クリーニング装置。
2. 前記被クリーニング部材が像担持体であり、画像転写後なおその像担持体上に残留する残留トナーを前記クリーニングブレードで除去す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。
3. 前記鈍角を、９５度から１４０度の範囲とす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。
4. 前記鈍角を、前記クリーニングブレードの先端面を斜めにカットすることにより形成することを特徴とする、請求項３に記載のクリーニング装置。
5. カット幅を、前記クリーニングブレードの厚さ方向に２００μｍ、長さ方向に１００μｍとすることを特徴とする、請求項４に記載のクリーニング装置。
6. 前記面圧を、３．０ＭＰa以上とすることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載のクリーニング装置。
7. 前記先端稜線部を前記被クリーニング部材に接触幅１０μｍ以上で押し当てることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１に記載のクリーニング装置。
8. 前記先端稜線部を前記被クリーニング部材に接触幅４０μｍ以下で押し当てることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１に記載のクリーニング装置。
9. 前記先端稜線部を前記被クリーニング部材に接触幅３０μｍ以下で押し当てることを特徴とする、請求項８に記載のクリーニング装置。
10. 前記クリーニングブレードを前記被クリーニング部材に線圧０．２Ｎ／cmから１．２Ｎ／cmの範囲で押し当てることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１に記載のクリーニング装置。
11. 前記クリーニングブレードを前記被クリーニング部材に線圧０．９Ｎ／cm以下で押し当てることを特徴とする、請求項１０に記載のクリーニング装置。
12. 前記クリーニングブレードに、その先端を前記被クリーニング部材に押し当てたとき前記支持部材に当接して前記クリーニングブレードが逃げることを妨げる突部を形成することを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１に記載のクリーニング装置。
13. 前記クリーニングブレードの厚さをt１、自由長をt３とするとき、
    １．７５≦ｔ３／ｔ１≦３
    の関係とすることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１に記載のクリーニング装置。
14. 前記クリーニングブレードの自由長部分に、そのクリーニングブレードの先端を前記被クリーニング部材に押し当てたとき前記クリーニングブレードが逃げることを妨げる補強部材を裏当てすることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１に記載のクリーニング装置。
15. 前記クリーニングブレードの材質として、ＪＩＳＡ硬度が６０度から８０度のゴムを使用することを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１に記載のクリーニング装置。
16. 前記クリーニングブレードの反発弾性を２３℃で３０％以下とすることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１に記載のクリーニング装置。
17. 前記クリーニングブレードの、前記被クリーニング部材に押し当てる前記先端稜線部を低摩擦係数化することを特徴とする、請求項１ないし１６のいずれか１に記載のクリーニング装置。
18. 前記先端稜線部にフッ素系樹脂を含浸してその先端稜線部を低摩擦係数化することを特徴とする、請求項１７に記載のクリーニング装置。
19. 前記トナーの円形度を０．９５以上とすることを特徴とする、請求項１ないし１８のいずれか１に記載のクリーニング装置。
20. 少なくとも請求項２ないし１９のいずれか１に記載のクリーニング装置と、前記像担持体を一体的に備え、画像形成装置本体に対して着脱自在とすることを特徴とする、プロセスカートリッジ。
21. 請求項２ないし１９のいずれか１に記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする、画像形成装置。
22. 前記像担持体に、無機微粒子を含有した保護層を設けることを特徴とする、請求項２１に記載の画像形成装置。
23. 前記像担持体の保護層に、架橋構造を有するバインダ樹脂を有することを特徴とする、請求項２１に記載の画像形成装置。
24. 前記バインダ樹脂の構造中に電荷輸送層を有することを特徴とする、請求項２３に記載の画像形成装置。
25. 前記像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を備えることを特徴とする、請求項２１ないし２４のいずれか１に記載の画像形成装置。

Images