JP2010230705A - クリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境下において、クリーニング用ブレード部材の摩耗増大を抑制することが可能なクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】被クリーニング部材の表面に当接して、被クリーニング部材の表面に残留した残留物を除去する複数層構成を有し、温度上昇時に複数層の熱膨張特性の差によって、先端部が被クリーニング部材の表面から離間する方向に変位するクリーニング用ブレード（５０）を備えるように構成して課題を解決した。
【選択図】図１

Description

この発明は、クリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

従来、上記クリーニング装置に関連する技術としては、例えば、特開２００２−２１４９９０号公報、特開２００３−２４１５９９号公報、特開２００４−２０５８８１号公報及び特開２００８−２５０７８号公報等に開示されたものが既に提案されている。

上記特開２００２−２１４９９０号公報に係る電子写真装置用クリーニングブレードは、 弾性ゴム部材と、前記弾性ゴム部材が接着剤を介して接着された支持部材とからなる電子写真装置用クリーニングブレードであって、前記弾性ゴム部材は、像担持体に当接するエッジ層及び支持部材と接合するベース層からなる２層構造を有し、前記エッジ層は、２３℃において、ＪＩＳ Ａ硬さが７０〜８５であり、かつ、反発弾性が４０〜７０％である材料からなり、前記ベース層は、２３℃において、ＪＩＳ Ａ硬さが６５〜７０であり、反発弾性が１５〜４０％であり、かつ、永久伸びが２％以下である材料からなるように構成したものである。

また、上記特開２００３−２４１５９９号公報に係るクリーニングブレードは、静電転写プロセスを利用した画像形成装置に使用するクリーニングブレードであって、高剛性樹脂にて形成された支持体層の片面全面に熱可塑性ポリウレタンエラストマー層を備えた複層構造を有し、前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、ポリカーボネートジオールをポリオール成分として含み、芳香族ポリイソシアネートをイソシアネート成分として含み、硬度がショアＡにて８０〜９５（２０℃）であるように構成したものである。

さらに、上記特開２００４−２０５８８１号公報に係るプリンタの回転体クリーニング装置は、クリーニング対象となる回転体の周面に先端部が接触するように配され、かつ上記回転体の軸長方向に延びているクリーニング用のブレードと、このブレードを支持するホルダと、を備えている、プリンタの回転体クリーニング装置であって、
上記ホルダは、線膨張係数が互いに相違し、かつ上記回転体の軸長方向に延びている２つの板状部材が接触するようにしてそれらの厚み方向に積層された構成を有しており、
上記ブレードは、上記２つの板状部材の一方に接合されているように構成したものである。

又、上記特開２００８−２５０７８号公報に係るクリーニング装置は、移動可能な像担持体表面のトナーを除去するクリーニング装置において、
前記像担持体表面に摺擦されるクリーニングブレードと、
前記クリーニングブレードの一方の端部が前記像担持体表面に摺擦されるように、前記クリーニングブレードの他方の端部を支持するブレードホルダーと、を備え、
前記クリーニングブレードとして、熱膨張率の異なる少なくとも第１部材と第２部材とを有する層構成のクリーニングブレードを使用するとともに、
前記第１部材と前記第２部材との熱膨張率を、温度上昇に伴って前記クリーニングブレードの他方の端部が前記像担持体を押圧する方向に移動するように選定したものである。

特開２００２−２１４９９０号公報 特開２００３−２４１５９９号公報 特開２００４−２０５８８１号公報 特開２００８−２５０７８号公報

ところで、この発明が解決しようとする課題は、高温環境下において、クリーニング用ブレード部材の摩耗増大を抑制することが可能なクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、被クリーニング部材の表面に当接して、被クリーニング部材の表面に残留した残留物を除去する複数層構成を有し、温度上昇時に複数層の熱膨張特性の差によって、先端部が被クリーニング部材の表面から離間する方向に変位するクリーニング用ブレードを備えたことを特徴とするクリーニング装置である。

また、請求項２に記載された発明は、被クリーニング部材の表面に当接して、当該被クリーニング部材の表面に残留した残留物を除去する複数層構成のクリーニング用のブレード部材であって、温度上昇時に前記ブレード部材を構成する複数層の熱膨張特性の差によって、前記ブレード部材の先端部が被クリーニング部材の表面から離間する方向に変位するクリーニング用のブレード部材と、
前記クリーニング用のブレード部材の基端部が接着剤を介して固定保持される保持部材とを備えたことを特徴とするクリーニング装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記クリーニング用のブレード部材は、前記被クリーニング部材側に位置するクリーニング層側から、前記被クリーニング部材と反対側に位置する背面層側に向かって熱膨張係数が小さくなる層構造であることを特徴とする請求項２に記載のクリーニング装置である。

さらに、請求項４に記載された発明は、前記クリーニング用のブレード部材は、前記被クリーニング部材側に位置するクリーニング層と、前記被クリーニング部材と反対側に位置する背面層との２層構造からなり、前記クリーニング層の熱膨張係数が前記背面層よりも大きく設定されているとともに、前記接着層の熱膨張係数が前記背面層よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載のクリーニング装置である。

又、請求項５に記載された発明は、前記クリーニング用のブレード部材は、前記被クリーニング部材側に位置するクリーニング層と、前記被クリーニング部材と反対側に位置する背面層との２層構造からなり、前記クリーニング層と前記背面層とは、永久伸び物性が異なる材料からなることを特徴とする請求項２に記載のクリーニング装置である。

更に、請求項６に記載された発明は、前記クリーニング用のブレード部材は、永久伸び物性が相対的に小さい層の厚さが、永久伸び物性が相対的に大きい層よりも厚く設定されてい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である。

また、請求項７に記載された発明は、回転駆動されて表面にトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体の表面に当接して、当該像担持体の表面に残留した残留トナーを除去する複数層構成のクリーニング用のブレード部材であって、温度上昇時に前記ブレード部材を構成する複数層の熱膨張特性の差によって、前記ブレード部材の先端部が前記像担持体の表面から離間する方向に変位するクリーニング用のブレード部材を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１、２に記載された発明によれば、高温環境下で、クリーニング用のブレード部材の先端部が被クリーニング部材の表面から離間する方向に変位しない場合に比べ、クリーニング用のブレード部材の摩耗増大を抑制することができる。

請求項３、４に記載された発明によれば、クリーニング層側の層の熱膨張係数が表面側の層の熱膨張係数よりも小さい場合に比べて、クリーニング用のブレード部材の摩耗増大を抑制することができる。

又、請求項５、６に記載された発明によれば、２層構造からなるクリーニング用のブレード部材の各層の永久伸び物性が同じ材料からなる場合に比べ、クリーニング用のブレード部材のへたりを回避することができる。

また、請求項７に記載された発明は、高温環境下において、良好な画像を形成することができる。

この発明の実施の形態１に係るクリーニング装置の要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係るクリーニング装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のデジタルカラープリンタを示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係るクリーニング装置を示す構成図である。 クリーニングブレードのゴム材の永久伸び特性を示すグラフである。 クリーニングブレードの設置状態を示す構成図である。 クリーニングブレードの変位方向を示す構成図である。 クリーニングブレードの観察方向を示す模式図である。 クリーニングブレードのエッジの顕微鏡写真を示す図である。 クリーニングブレードのエッジの摩耗状態の顕微鏡写真を示す図である。 クリーニングブレードの摩耗状態を示すグラフである。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係るクリーニング装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置を示すものである。このカラー画像形成装置１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２から送られてくる画像データをプリントするプリンターとしての機能以外に、画像読取装置３によって読み取られた図示しない原稿の画像を複写したり画像情報を送受信する複写機並びにファクシミリとしても機能するように構成されている。

カラー画像形成装置１の内部には、図２に示すように、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２や画像読取装置３から送られてくる画像データに対して、必要に応じて、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の予め定められた画像処理を施す画像処理部４が配設されているとともに、当該画像処理部４で画像処理が施された画像データに基づいてカラー画像の形成動作を制御する制御部５が配設されている。

そして、上記の如く画像処理部４で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理部４によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の画像データに変換され、次に述べるように、カラー画像形成装置１の内部に設けられた画像出力部６によってフルカラー画像やモノクロ画像として出力される。

上記画像処理部４によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の画像データに変換された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの画像露光装置８に送られ、これらの画像露光装置８では、対応する色の画像データに応じてＬＥＤ発光素子アレイから出射される光によって画像露光が行われる。

上記カラー画像形成装置１の内部には、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット（画像形成部）７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋが、第１色目のイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット７Ｙが相対的に高く、最終色の黒（Ｋ）の画像形成ユニット７Ｋが相対的に低くなるように、水平方向に対して予め定められた角度だけ傾斜した状態で一定の間隔を隔てて並列的に配置されている。

このように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを、予め定められた角度だけ傾斜した状態で配置することにより、これら４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを水平に配置した場合に比較して、画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ間の距離を短く設定することができ、カラー画像形成装置１の幅を小さくして小型化が可能となる。

これらの４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、基本的に、形成する画像の色以外は同様に構成されており、図２に示すように、大別して、図示しない駆動手段により矢印Ａ方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール１１と、当該感光体ドラム１０の表面に予め定められた色に対応した画像を露光して静電潜像を形成するＬＥＤプリントヘッドからなる画像露光装置８と、感光体ドラム１０上に形成された静電潜像を予め定められた色のトナーで現像する現像装置１２と、感光体ドラム１０の表面を清掃するクリーニング装置１３とから構成されている。

上記感光体ドラム１０としては、例えば、直径３０ｍｍのドラム状に形成され、表面に１０点平均粗さ（Ｒｚ）が０．３μｍ以下の平滑な表面コート層を有する有機光導電体を被覆したものが用いられ、図示しない駆動モーターにより矢印Ａ方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される。

また、上記帯電ロール１１としては、例えば、芯金の表面に合成樹脂やゴムからなり電気抵抗を調整した導電層を被覆したロール状の帯電器が用いられ、この帯電ロール１１の芯金には、予め定められた帯電バイアスが印加される。

上記画像露光装置８は、図２に示すように、４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ毎にそれぞれ個別に配置されており、各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに設けられた画像露光装置８としては、ＬＥＤ発光素子を予め定められたピッチ（例えば、６００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ）で感光体ドラム１０の軸方向に沿って直線状に配置したＬＥＤ発光素子アレイと、当該ＬＥＤ発光素子アレイの各ＬＥＤ発光素子から出射された光を感光体ドラム１０上にスポット状に結像するセルフォックレンズ（商品名）アレイとを備えたものが用いられる。また、上記画像露光装置８は、図２に示すように、下方から感光体ドラム１０上に画像を走査露光するように構成されている。

なお、上記画像露光装置８としては、ＬＥＤ発光素子アレイからなるものに限らず、レーザービームを各感光体ドラム１０の軸方向に沿って偏向走査するものなどを用いても勿論良い。この場合には、４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに対して１つの画像露光装置８が配設される。

上記画像処理部４からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに個別に設けられた画像露光装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋに、対応する色の画像データが順次出力され、これらの画像露光装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋから画像データに応じて出射された光束は、対応する感光体ドラム１０の表面に走査露光され、画像データに応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１０上に形成された静電潜像は、現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。なお、上記現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋでは、例えば、平均粒径３０μｍのキャリアと平均粒径７μｍのトナーからなる２成分の現像剤が用いられる。

上記各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの感光体ドラム１０上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの上方にわたって傾斜した状態で配置された無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト１４上に、４つの一次転写ロール１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによって順次多重に一次転写される。

この中間転写ベルト１４は、複数のロールによって張架された無端ベルト状部材であって、当該ベルト状部材の下辺走行領域が、その走行方向に沿った下流側が相対的に低く、且つ上流側が相対的に高くなるように、水平方向に対して傾斜した状態で配置されている。

即ち、上記中間転写ベルト１４は、図２に示すように、駆動ロール１６と、背面支持ロール１７と、張力付与ロール１８と、従動ロール１９との間に一定の張力で掛け回されており、図示しない定速性に優れた駆動モーターによって回転駆動される駆動ロール１６により、矢印Ｂ方向に沿って予め定められた速度で循環移動する。上記中間転写ベルト１４としては、例えば、可撓性を有するポリイミドやポリアミドイミド等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより無端ベルト状に形成したものや、あるいは最初から無端ベルト状に形成したものが用いられる。上記中間転写ベルト１４は、その下辺走行領域において、各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに接触するように配置されている。

また、上記中間転写ベルト１４には、図２に示すように、当該中間転写ベルト１４の上部走行領域の低位側端部に配置され、中間転写ベルト１４上に一次転写されたトナー像を記録媒体２１上に二次転写する二次転写手段としての二次転写ロール２０が、背面支持ロール１７によって張架された中間転写ベルト１４の表面に当接するように配置されている。

上記中間転写ベルト１４上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、図２に示すように、背面支持ロール１７に圧接する二次転写ロール２０によって、記録媒体としての記録用紙２１上に静電気力で二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙２１は、鉛直方向の上方に位置する本実施の形態に係る定着装置３０へと搬送される。上記二次転写ロール２０は、背面支持ロール１７の側方に圧接しており、鉛直方向の下方から上方に搬送される記録用紙２１上に、各色のトナー像を一括して二次転写するようになっている。

上記二次転写ロール２０としては、例えば、ステンレス等の金属からなる芯金の外周に、導電剤を添加したゴム材料等の導電性弾性体からなる弾性体層を予め定められた厚さに被覆したものが用いられる。

そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙２１は、本実施の形態に係る定着装置３０によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、排出ロール２２によって装置１の上端部に設けられた排出トレイ２３上に画像面を下にした状態で排出される。

上記記録用紙２１は、図２に示すように、装置１内の底部に配置された給紙トレイ２４から予め定められたサイズ及び材質のものが、給紙ロール２５及び用紙分離搬送用のロール２６により一枚ずつ分離された状態で給紙され、レジストロール２７まで一旦搬送されて停止される。そして、上記給紙トレイ２４から供給された記録用紙２１は、予め定められたタイミングで回転するレジストロール２７によって中間転写ベルト１４の二次転写位置へ送出される。上記記録用紙２１としては、普通紙以外にも、表面又は表裏両面にコーティング処理が施されたコート紙等の厚紙なども供給可能となっており、コート紙からなる記録用紙２１には、写真画像なども出力される。

トナー像の二次転写工程が終了した中間転写ベルト１４の表面は、ベルトクリーニング装置２８によって残留トナー等が除去されて、次の画像形成工程に備える。尚、図２中、２９は、カラー画像形成装置１の各部に電力を供給する電力供給部を示している。

図３はこの発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置に使用されるクリーニング装置を示す構成図である。

このクリーニング装置１９は、図３に示すように、感光体ドラム１０の表面に当接するクリーニング用のブレード部材としてのクリーニングブレード５０と、このクリーニングブレード５０で除去された残留トナー等を、予め定められたタイミングで回転駆動されることにより外部へと排出する排出オーガー５１とを備えている。また、上記クリーニング装置１９は、感光体ドラム１０の回転方向上流側におけるクリーニング装置ハウジング５２と感光体ドラム１０との間が、シール部材５３によって密閉されている。

上記クリーニングブレード５０としては、例えば、図１に示すように、物性の異なるウレタンゴム等からなるクリーニング層５４と背面支持層５５を一体的に積層した少なくとも２層（複数）構成のクリーニングブレードが用いられる。このクリーニングブレード５０は、例えば、クリーニング層５４と背面支持層５５とから構成されるが、感光体ドラム１０と反対側に他の層を備えて、３層以上の構成としても良い。

上記クリーニングブレード５０のクリーニング層５４は、ＪＩＳ−Ａ硬度が７０〜９０度程度、例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度が７８度のウレタン製のゴム材料からなり、その厚さが０．５ｍｍ程度に設定される。また、上記クリーニングブレード５０の背面支持層５５は、ＪＩＳ−Ａ硬度が５０〜７０度程度、例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度が６３度のウレタン製のゴム材料からなり、その厚さが１．４ｍｍ程度に設定される。このように、背面支持層５５は、クリーニング層５４よりも厚く形成されている。

また、上記クリーニングブレード５０は、図１に示すように、その基端部５０ａが断面Ｌ字形状に折り曲げられた厚さ２ｍｍ程度の亜鉛メッキ鋼板製からなる保持部材としての板金ホルダー５６に、ホットメルト等の接着剤５７によって接着されている。

さらに、上記クリーニング層５４と背面支持層５５は、その熱膨張率係数としての線膨張係数が互いに異なるように材料が選定されており、クリーニング層５４の線膨張係数が背面支持層５５の線膨張係数よりも大きく設定されている。また、上記クリーニングブレード５０を板金ホルダー５６に接着する接着剤５７は、クリーニングブレード５０の背面支持層５５よりも線膨張係数が小さく設定されている。その結果、クリーニング層５４、背面支持層５５、及び接着剤５７の線膨張係数は、クリーニング層５４＞背面支持層５５、かつ背面支持層５５＞接着剤５７なる関係を満たしている。

また、上記クリーニングブレード５０のクリーニング層５４及び背面支持層５５を構成するウレタン材料としては、種々の物性を有するものがあるが、本実施の形態では、相対的に厚さが厚い背面支持層５５としては、ブレードとしてのへたりが少なくなるようにウレタンゴム材料の永久伸び物性が小さく設定されており、例えば、１００％伸張させた状態で、高温高湿環境下（４５℃、９５％ＲＨ）に７２時間放置した場合における永久伸びが、１％以下となるウレタンゴム材料が用いられている。

ブレードゴム部材の「永久伸び」物性は、継続的に外力を受け続け、該外力が解放された時に弾性的に元の状態に戻れない場合を指標としている。その測定法はＪＩＳ Ｋ ６２６２に準拠して次の条件で測定している。対象のブレードゴム材を、幅５ｍｍの短冊片に切り出し、１００ｍｍ間隔で標線を描き、長手方向に伸張力を与えて１００％の伸長率まで引き伸ばす。伸長速度は５００ｍｍ／ｍｉｎである。１００％伸長状態を２０ｍｉｎ間維持した後、伸長力を１０００ｍｍ／ｍｉｎの速度で緩める。伸長力を緩め終わって、２０ｍｉｎ後に標線間隔をノギスで測定する。伸長緩和後の標線間隔長さをＬ（ｍｍ）とすると、永久伸びは、以下の式で表わされる。
（（Ｌ／１００）−１）×１００ ［％］

本発明での固体の熱膨張係数は、線膨張率αとして定義する。これは、単位長さあたりにおける、温度による長さの変化率として定義されるのでＴ℃における物体の長さＤは次のように表せる。
Ｄ＝ｄ（１＋α×ΔＴ）

ここで、ｄは基準温度ｔにおける物体の長さであり、ΔＴ＝Ｔ−ｔである。本発明では
、前述の「永久伸び」物性測定と同じように対象物の短冊片を用意し、１００ｍｍ間隔で標線を引き、ブレードの使用環境を基に、ｄをｔ＝１０℃で、ＤをＴ＝２８℃で標線長さをノギスで測定し、線膨張率αを求めている。なお、各温度環境への対象物の放置時間は、１４時間で測定している。

また、上記クリーニングブレード５０は、図５に示すように、被クリーニング部材としての感光体ドラム１０の表面に対して、その基端部５０ａが感光体ドラム１０の回転方向に沿った下流側に位置するとともに、その先端部５０ｂは、感光体ドラム１０の回転方向に沿った上流側に位置し、感光体ドラム１０の表面にその回転方向と反対方向から当接する所謂“ドクターブレード”となっている。

さらに、上記クリーニングブレード５０は、図５に示すように、板金ホルダー５６に固着された基端部５０ａを除いた先端側の部分の長さを自由長（ＦＬ）と呼ぶとともに、当該クリーニングブレード５０の基端部５０ａと、クリーニングブレード５０の先端部５０ｂが接触する感光体ドラム１０表面の接線Ｌとが成す角度をブレード設置角度（ＢＳＡ）と、当該クリーニングブレード５０の先端部５０ｂと接線Ｌとが成す角度をラップ角度（ＷＡ）とそれぞれ呼ぶ。また、上記クリーニングブレード５０を取り付け位置に固定して感光体ドラム１６を除去した場合に、当該クリーニングブレード５０の先端部５０ｂと接線Ｌとの距離を、ニップ量（ｘ）と呼び、クリーニングブレード５０が感光体ドラム１６の表面に当接するニップ力（ＮＦ）は、Ｆ＝ｋ・ｘと表すことができる。ここで、ｋは定数である。

これらの自由長（ＦＬ）、ブレード設置角度（ＢＳＡ）、ラップ角度（ＷＡ）、ニップ量（ｘ）及びニップ力（ＮＦ）は、クリーニングブレード５０の特性を決定するパラメータである。

以上の構成において、この実施の形態に係るクリーニング装置では、次のようにして、高温環境下において、クリーニング用のブレード部材を構成するゴム材料の反撥弾性が大きくなることに起因して、ブレード捲れや磨耗増大を回避するとともに、低温環境下において、クリーニング用のブレード部材を構成するゴム材料の反撥弾性が小さくなることに起因して、クリーニング性が低下するのを回避することが可能となっている。

すなわち、上記カラー画像形成装置では、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋによって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像が形成され、これらの各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの感光体ドラム１０上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト１４上に多重に一次転写されるとともに、当該中間転写ベルト１４から記録用紙２１上に一括して二次転写され定着されて、フルカラー画像等が形成される。

そして、上記イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋでは、感光体ドラム１０から中間転写ベルト１４上へのトナー像の転写工程が終了すると、当該感光体ドラム１０の表面は、クリーニング装置１３によって残留トナーが除去される。クリーニング装置１３では、図３に示すように、クリーニングブレード５０によって感光体ドラム１０の表面に残留した転写残トナー等が除去される。その際、上記クリーニングブレード５０は、クリーニング層５４の線膨張係数が背面支持層５５よりも大きく設定されているため、高温環境下において、クリーニングブレード５０は、図６に示すように、クリーニング層５４の熱線膨量が背面支持層５５の熱膨張量よりも大きく、バイメタル効果によって感光体ドラム１０の表面から離間する方向に僅かに変位する。

その結果、高温環境下においては、クリーニングブレード５０は、硬度が低下するとともに反撥弾性率が上昇し、感光体ドラム１０との摩擦力が増大する傾向にあるが、クリーニングブレード５０が感光体ドラム１０の表面から離間する方向に僅かに変位することで、感光体ドラム１０表面との摩擦力の増大が抑制され、クリーニングブレード５０が捲れたり、クリーニングブレード５０のエッジ部の磨耗が増大して、クリーニングブレード５０の寿命が短くなることが回避される。

一方、上記クリーニングブレード５０は、クリーニング層５４の線膨張係数が背面支持層５４よりも大きく設定されているため、低温環境下においては、クリーニングブレード５０は、クリーニング層５４の熱収縮量が背面支持層５５の熱収縮量よりも大きく、感光体ドラム１０の表面に当接する方向に僅かに変位する。

その結果、低温環境下においては、クリーニングブレード５０は、硬度が上昇するとともに反撥弾性率が低下し、感光体ドラム１０との摩擦力が低下する傾向にあるが、クリーニングブレード５０がバイメタル効果によって感光体ドラム１０の表面に当接する方向に僅かに変位することで、図６に示すように、感光体ドラム１０表面との摩擦力が確保され、クリーニングブレード５０のクリーニング性が低下することが回避される。

また、この実施の形態では、上記クリーニングブレード５０を板金ホルダー５６に接着する接着剤５７が、クリーニングブレード５０の背面支持層５５よりも線膨張係数が小さく設定されている。そのため、高温環境下においては、クリーニングブレード５０を板金ホルダー５６に接着する接着剤５７が、クリーニングブレード５０の背面支持層５５よりも熱膨張量が大きくなることがなく、上述したように、バイメタル効果によって感光体ドラム１０の表面から離間する方向に僅かに変位するのを妨げることがない。

同様に、低温環境下においても、クリーニングブレード５０を板金ホルダー５６に接着する接着剤５７が、クリーニングブレード５０の背面支持層５５よりも熱収縮量が大きくなることがなく、上述したように、バイメタル効果によって感光体ドラム１０の表面に当接する方向に僅かに変位するのを妨げることがない。

なお、上記クリーニングブレード５０の変位量は、クリーニング層５４及び背面支持層５５を構成するウレタンゴム材料の線膨張係数によって決定され、高温環境下及び低温環境下において、予め定められた変位量が得られるように、クリーニング層５４及び背面支持層５５を構成するウレタンゴム材料の線膨張係数が調整されるか、又は予め定められた線膨張係数を有するウレタンゴム材料が、クリーニング層５４及び背面支持層５５を構成する材料として選択する。

また、上記クリーニングブレード５０は、その長さに比較して、厚さが相対的に薄いため、厚さ方向の熱膨張は基本的に考慮する必要がない。

さらに、この実施の形態では、上述したように、高温環境下及び低温環境下において、上述したように、クリーニングブレード５０が変形することによって、予め定められたクリーニング性を得ることができる場合であっても、同一環境下において、感光体ドラム１０の表面にニップした状態で長時間放置されると、クリーニングブレード５０にへたりが発生して反撥弾性等が低下し、ニップ圧力が低下してクリーニング性が低下する虞れがある。

そこで、この実施の形態では、上記クリーニングブレード５０の背面支持層５５として、ゴム材の永久伸びが１．０未満のウレタン材料を使用することによって、クリーニングブレード５０を被クリーニング部材に１．０ｍｍのニップ量（ｘ）で当接させた状態で、高温高湿環境下（４５℃、９５％ＲＨ）に７２時間放置した場合におけるへたり量が、図４に示すように、目標とする０．１ｍｍ以下とすることができることが判る。

実施例
本発明者らは、図１に示すクリーニングブレードを試作して、図２に示すカラー画像形成装置に装着し、クリーニング性を確認した。

クリーニングブレード５０としては、クリーニング層５４が、ＪＩＳ−Ａ硬度が７８度のウレタン製のゴム材料からなり、その厚さが０．５ｍｍに設定され、背面支持層５５は、ＪＩＳ−Ａ硬度が６３度のウレタン製のゴム材料からなり、その厚さが１．４ｍｍに設定された。上記クリーニングブレード５０は、ホットメルト接着剤５７によって厚さ２ｍｍの亜鉛メッキ鋼板製からなる板金ホルダー５６に接着して使用した。

また、上記クリーニングブレード５０は、感光体ドラム１０の表面に線圧３ｇｆ／ｍｍで押圧され、感光体ドラム１０の接点における感光体ドラム表面の接線に対する板金ホルダーのクリーニングブレード５０支持面の角度は２５度に設定した。なお、クリーニングブレード５０の自由長（ＦＬ）は、８ｍｍに設定した。

さらに、上記クリーニングブレード５０は、クリーニング層５４の線膨張係数が１．９４×１０^-4／℃、背面支持層５５の線膨張係数が１．４８×１０^-4／℃、接着層の線膨張係数が０．６５×１０^-4／℃の材料をそれぞれ使用した。

また、比較例として、上記クリーニングブレード５０のクリーニング層５４と背面支持層５５の線膨張係数を逆にしたものを用いた。

そして、上記クリーニングブレード５０の感光体ドラム１０表面への食い込み量の変化と、ブレードゴム材の摩耗に厳しい条件である高温環境（３０℃）で、感光体ドラム１０表面の周速が２２０ｍｍ／Ｓ、毎分４５枚の印字スピードでＡ４サイズの記録用紙に５枚連続でプリントを繰り返し行い、プリント枚数に対するブレードエッジの摩耗量の変化を測定評価した。

この評価の中で、クリーニングブレード５０のブレードエッジの摩耗とクリーニング不良発生の有無を調べた。なお、ブレードエッジの摩耗量は、図７に示すように、株式会社キーエンス社製のレーザ顕微鏡ＶＫ−８５１０にてブレードカット面のエッジ近傍部表面プロファイルを観察し、図８に示すように摩耗のない状態と、摩耗した状態の断面積差を算出することで求めた、すなわち摩耗断面積である。例として研摩の状態を図９に示す。この摩耗断面積が大きすぎると、トナークリーニング性が低下することが判っている。

また、低温時（１０℃）と高温時（３０℃）のクリーニングブレード５０の食い込み量の差をみた結果、本発明の実施例では、高温時の方が低温時よりも０．０６ｍｍ食い込み量が少なく、比較例では、高温時の方が低温時よりも０．０７ｍｍ食い込み量が多くなった。すなわち、両者の間では０．１３ｍｍもの食い込み量の差が発生することがわかった。

これは、クリーニングブレード５０の感光体ドラム１０表面に対する線圧にして、約０．３９ｇｆ／ｍｍの違いとなり、これによるクリーニングブレード５０への負荷の差が、印字プリント数の経時増大によるブレードエッジの摩耗量の差となり、クリーニング不良発生、つまりクリーニングブレード５０の寿命差となる。

図１０はブレード摩耗量について上記実施例の結果を示すグラフである。

この図１０から明らかなように、クリーニングブレード５０のニップ量が３．１５ｍｍのときは、トナーのすり抜けが発生するまでに、約５００ｋｃｙｃ（＝５０万サイクル）であり、クリーニングブレード５０のニップ量が３．０ｍｍのときは、トナーのすり抜けが発生するまでに、約６８０ｋｃｙｃ（＝６８万サイクル）であることが判る。すなわち、高温環境下でブレードの感光体ドラムへのニップ量を少なくする方へブレード先端を変位させることで、ブレード摩耗量を低減でき、ブレードの寿命を延ばすことができるものである。

５０：クリーニングブレード、５４：クリーニング層、５５：背面支持層、５６：板金ホルダー、５７：接着剤。

Claims (7)

1. 被クリーニング部材の表面に当接して、被クリーニング部材の表面に残留した残留物を除去する複数層構成を有し、温度上昇時に複数層の熱膨張特性の差によって、先端部が被クリーニング部材の表面から離間する方向に変位するクリーニング用ブレードを備えたことを特徴とするクリーニング装置。
2. 被クリーニング部材の表面に当接して、当該被クリーニング部材の表面に残留した残留物を除去する複数層構成のクリーニング用のブレード部材であって、温度上昇時に前記ブレード部材を構成する複数層の熱膨張特性の差によって、前記ブレード部材の先端部が被クリーニング部材の表面から離間する方向に変位するクリーニング用のブレード部材と、
   前記クリーニング用のブレード部材の基端部が接着剤を介して固定保持される保持部材とを備えたことを特徴とするクリーニング装置。
3. 前記クリーニング用のブレード部材は、前記被クリーニング部材側に位置するクリーニング層側から、前記被クリーニング部材と反対側に位置する背面層側に向かって熱膨張係数が小さくなる層構造であることを特徴とする請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記クリーニング用のブレード部材は、前記被クリーニング部材側に位置するクリーニング層と、前記被クリーニング部材と反対側に位置する背面層との２層構造からなり、前記クリーニング層の熱膨張係数が前記背面層よりも大きく設定されているとともに、前記接着層の熱膨張係数が前記背面層よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載のクリーニング装置。
5. 前記クリーニング用のブレード部材は、前記被クリーニング部材側に位置するクリーニング層と、前記被クリーニング部材と反対側に位置する背面層との２層構造からなり、前記クリーニング層と前記背面層とは、永久伸び物性が異なる材料からなることを特徴とする請求項２に記載のクリーニング装置。
6. 前記クリーニング用のブレード部材は、永久伸び物性が相対的に小さい層の厚さが、永久伸び物性が相対的に大きい層よりも厚く設定されてい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。
7. 回転駆動されて表面にトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体の表面に当接して、当該像担持体の表面に残留した残留トナーを除去する複数層構成のクリーニング用のブレード部材であって、温度上昇時に前記ブレード部材を構成する複数層の熱膨張特性の差によって、前記ブレード部材の先端部が像担持体の表面から離間する方向に変位するクリーニング用のブレード部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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