JP2015219367A - クリーニングブレードおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な画像品質を実現することができるクリーニングブレードおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】クリーニングブレード１１は、像担持体４の表面に当接し、像担持体４の表面の現像剤を除去するものである。クリーニングブレード１１は、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでの損失弾性率が３．０×１０^４Ｐａ〜２．６１×１０^５Ｐａの範囲にある弾性体で形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置、およびそのクリーニングブレードに関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体としての感光体ドラムの表面を帯電ローラによって一様に帯電させたのち、露光ヘッド等により露光して静電潜像を形成する。このようにして感光体ドラムの表面に形成した静電潜像を、現像ローラによってトナー（現像剤）を付着させて現像し、現像されたトナー像を転写ローラによって記録媒体に転写する。さらに、記録媒体に転写されたトナー像を、定着装置によって定着する。

また、記録媒体に転写されずに感光体ドラム上に残ったトナーは、クリーニングブレードによって除去する（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２１７４０３号公報

近年、画像の高画質化および画像形成の高速化を目的として、トナーの小粒径化や低融点化が進み、これに伴い、トナーが外添剤量を多く含む傾向がある。このような外添剤量を多く含むトナーを用いた場合にも、良好な画像品質を得ることが求められている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、良好な画像品質を得ることが可能なクリーニングブレードおよび画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係るクリーニングブレードは、像担持体の表面に当接し、像担持体の表面の現像剤を除去するクリーニングブレードであって、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでの損失弾性率が３．０×１０^４Ｐａ〜２．６１×１０^５Ｐａの範囲にある弾性体で形成されていることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、像担持体の表面に当接し、像担持体の表面の現像剤を除去するクリーニングブレードとを備え、クリーニングブレードが、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでの損失弾性率が３．０×１０^４Ｐａ〜２．６１×１０^５Ｐａの範囲にある弾性体で形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、外添剤量を多く含む現像剤を用いた場合であっても、良好な画像品質を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の構成を示す図である。 第１の実施の形態における画像形成ユニットの構成を示す図である。 第１の実施の形態におけるクリーニングブレードと感光体ドラムとの関係を模式的に示す図である。 第１の実施の形態における画像形成装置の制御系を示すブロック図である。 クリーニングブレードのスティック−スリップ運動を示す図である。 クリーニングブレードの損失弾性率と、帯電ローラの表面における外添剤の付着の有無との関係を示すグラフである。 感光体ドラムの表面のビッカース硬度と、帯電ローラの表面における外添剤の付着の程度との関係を示すグラフである。 感光体ドラムの表面のビッカース硬度と、膜削れ量との関係を示すグラフである。 感光体ドラムの表面自由エネルギーと、印刷画像の濃度（Ｏ，Ｄ．）との関係を示すグラフである。 感光体ドラムの表面自由エネルギーと、帯電ローラの表面における外添剤の付着の程度との関係を示すグラフである。 クリーニングブレードの損失弾性率と、帯電ローラの表面における外添剤の付着の有無との関係を示すグラフである。

第１の実施の形態．
＜画像形成装置の構成＞
まず、本発明の第１の実施の形態における画像形成装置１００について説明する。図１は、第１の実施の形態における画像形成装置１００の構成を示す図である。

図１に示す画像形成装置１００は、電子写真法を用いてカラー画像を形成するプリンタであり、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの画像を形成する画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを有している。画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、記録媒体４１の媒体搬送路４２に沿って上流側から下流側（図１では右から左）に順に配列されている。また、画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、画像形成装置１００の装置本体１０１に対して着脱可能に装着されている。

画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、それぞれトナー像（現像剤像）を担持する像担持体としての感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃを有している。感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃは、いずれも導電性支持体の表面に感光層を設けたドラム状の部材であり、図１において時計回りに回転する。

感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの周囲には、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面を一様に帯電させる帯電ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃと、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面に光を照射して静電潜像を形成する露光ヘッド３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃと、静電潜像をトナー（現像剤）により現像する現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃと、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面に残留するトナーを掻き取るクリーニングブレード１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃとが配置されている。

また、画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃには、現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃにトナーを供給する供給ローラ９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃと、現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃの表面に形成されるトナー層の厚さを規制する現像ブレード８Ｋ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃとが設けられている。これら現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ、供給ローラ９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃおよび現像ブレード８Ｋ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃは、現像ユニット２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃを構成している。現像ユニット２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃには、各色のトナーを補給するためのトナーカートリッジ７Ｋ，７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ（現像剤収容体）が着脱可能に取り付けられている。

画像形成装置１００の下部には、記録媒体４１（印刷用紙）を収納する給紙カセット（媒体収容部）４３と、給紙カセット４３内の記録媒体４１を送り出すホッピングローラ（給紙手段）４０とが配設されている。給紙カセット４３は、複数の記録媒体４１を積載状態で収容するものであり、画像形成装置１００の本体１０１に着脱可能に装着されている。ホッピングローラ４０は、給紙カセット４３内の一番上の記録媒体４１の表面に接触するように配置され、回転することにより記録媒体４１を媒体搬送路４２に送り出す。

媒体搬送路４２に沿ってホッピングローラ４０の下流側には、レジストローラ対４４，４５と、搬送ローラ対４６，４７とが配置されている。レジストローラ対４４，４５は、記録媒体４１がレジストローラ対４４，４５のニップ部に到達してから一定の待機時間を経て回転を開始することにより、記録媒体４１のスキューを矯正しつつ、搬送ローラ対４６，４７に向けて記録媒体４１を搬送する。搬送ローラ対４６，４７は、レジストローラ対４４，４５から搬送されてきた記録媒体４１を、画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに向けて搬送する。

画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの下側には、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃのそれぞれと対向するように、転写部材としての転写ローラ１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃが設けられている。転写ローラ１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃには、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃに形成されたトナー像をクーロン力により記録媒体４１に転写するための転写電圧が印加される。

媒体搬送路４２に沿って転写ローラ１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃの下流側および上流側には、ベルト駆動ローラ１７およびベルト従動ローラ１６がそれぞれ配置されている。ベルト駆動ローラ１７およびベルト従動ローラ１６には、無端状ベルトである搬送ベルト１８が張架されている。

搬送ベルト１８は、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃと転写ローラ１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃとの間を通過するように設けられている。搬送ベルト１８は、また、表面に記録媒体４１を吸着保持するよう構成されている。ベルト駆動ローラ１７は、搬送ベルト１８を走行させるローラであり、ベルト従動ローラ１６は、搬送ベルト１８に一定の張力を付与するローラである。ベルト駆動ローラ１７が回転することにより、搬送ベルト１８が走行し、搬送ベルト１８の表面に記録媒体４１を保持して搬送する。

また、搬送ベルト１８の下側には、センサ２２が対向配置されている。このセンサ２２は、搬送ベルト１８の表面に印刷された印刷パターンの濃度を読み取るものである。

媒体搬送路４２に沿って画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの下流側には、定着装置５０が設けられている。定着装置５０は、記録媒体４１を加熱するためのヒータ（例えばハロゲンランプ）を内蔵した定着ローラ１９と、定着ローラ１９との間で記録媒体４１を加圧する定着バックアップローラ（加圧ローラ）２０とを備えている。定着装置５０は、トナー像が転写された記録媒体４１に熱および圧力を加えることで、トナー像を記録媒体４１に転写する。

媒体搬送路４２に沿って定着装置５０の下流側には、トナー像が定着した記録媒体４１を排出するための排出ローラ群４８，４９が配置されている。また、画像形成装置１００の上部カバーには、排出ローラ群４８，４９によって排出された記録媒体４１を載置するためのスタッカ部１０３が設けられている。

＜画像形成ユニット＞
図２は、画像形成ユニット１の構成を示す図である。なお、画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、使用するトナーを除いて共通の構成を有しているため、総括して「画像形成ユニット１」と称する。同様に、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃは「感光体ドラム４」と称し、帯電ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは「帯電ローラ５」と称する。また、露光ヘッド３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃは「露光ヘッド３」と称し、現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃは「現像ローラ６」と称する。また、供給ローラ９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃは「供給ローラ９」と称し、現像ブレード８Ｋ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃは「現像ブレード８」と称する。クリーニングブレード１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃは「クリーニングブレード１１」と称する。

感光体ドラム４は、円筒形状の導電性支持体と、導電性支持体の表面に形成された感光層とを有している。導電性支持体は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅、ニッケル等の金属材料、または、導電性粉体（金属、カーボン、酸化錫）を添加した樹脂材料等によって構成することができる。ここでは、導電性支持体は、金属材料（より具体的にはアルミニウム）で形成されている。

感光層は、光導電性材料をバインダ樹脂に溶解または分散させた単層の感光層（単層型感光層）、または、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とを積層した積層型感光層によって構成することができる。単層型感光層は正帯電性であり、積層型感光層は負帯電性である。ここでは、積層型感光層を用いる。

積層型感光層の場合には、導電性支持体の表面と感光層との間に、さらに下引き層が形成される。下引き層は、金属酸化物（例えば酸化チタン）等の粒子をバインダ樹脂に分散したものであり、接着性およびブロッキング性を向上するために設けられる。

感光体ドラム４は、例えば浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、またはブレードコーティング法等により、導電性支持体の表面に、下引き層、電荷発生層および電荷輸送層を順に形成することによって作成される。ここでは、浸漬コーティング法を用いる。

浸漬コーティング法では、バインダ樹脂（例えばエポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂等）を溶解した溶液中に金属酸化物粒子を分散した塗布液に導電性支持体を浸漬（ディッピング）し、その後、導電性支持体を塗布液から引き上げて乾燥することにより、導電性支持体の表面に下引き層を形成する。次いで、バインダ樹脂（例えばポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂等）を溶解した溶液中に電荷発生物質を分散した塗布液に導電性支持体を浸漬し、その後、導電性支持体を塗布液から引き上げて乾燥することにより、下引き層の表面に電荷発生層を形成する。さらに、バインダ樹脂（例えばポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂等）を溶解した溶液中に電荷輸送物質を分散した塗布液に導電性支持体を浸漬し、その後、導電性支持体を塗布液から引き上げて乾燥することにより、電荷発生層の表面に電荷輸送層を形成する。

本実施の形態では、例えば、感光体ドラム４の最も外周側の層である電荷輸送層を形成する際の乾燥条件を調整することで、感光体ドラム４の表面のビッカース硬度（後述）を調整する。ここでは、感光体ドラム４の外径を３０ｍｍとし、感光層（電荷発生層および電荷輸送層）の膜厚を２１μｍとする。

帯電ローラ５（帯電部材）は、感光体ドラム４の表面に接するように設けられ、感光体ドラム４の回転に追従して回転する。帯電ローラ５は、例えば、金属製のシャフトの表面に半導電性エピクロロヒドリンゴムを形成したものである。また、帯電ローラ５には、感光体ドラム４の表面を一様に帯電するため、後述する帯電電圧制御部により帯電電圧が印加される。

露光ヘッド３（露光装置）は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を一方向に配列した発光素子アレイと、複数のレンズを一方向に配列したレンズアレイとを備えている。露光ヘッド３は、各ＬＥＤから出射された光をレンズによって感光体ドラム４の表面に集光させるように構成されている。

現像ローラ６（現像剤担持体）は、感光体ドラム４の表面に接するように設けられ、感光体ドラム４の回転方向と反対方向に（すなわち対向部での表面の移動方向が順方向となるように）回転する。現像ローラ６は、例えば、金属製のシャフトの表面に半導電性ウレタンゴムを形成したものである。また、現像ローラ６には、感光体ドラム４の表面の静電潜像を現像するため、後述する現像電圧制御部により現像電圧が印加される。

供給ローラ９（供給部材）は、現像ローラ６の表面に接するように設けられ、現像ローラ６の回転方向と同方向に（すなわち対向部での表面の移動方向が逆方向となるように）回転する。供給ローラ９は、例えば、金属製のシャフトの表面に半導電性ウレタンゴムを形成したものである。また、供給ローラ９には、現像ローラ６にトナーを供給するため、後述する供給電圧制御部により供給電圧が印加される。

現像ブレード８（現像剤規制部材）は、例えばステンレスで形成された長尺の板状部材を、長手方向に直交する断面が略Ｌ字状となるように屈曲したものである。現像ブレード８は、屈曲部分の外側の面が現像ローラ６の表面に当接するように配置されている。また、現像ブレード８には、現像ローラ６上のトナー層の帯電量を制御するため、後述するブレード電圧制御部によりブレード電圧が印加される。

転写ローラ１０（転写部材）は、感光体ドラム４との間で搬送ベルト１８を挟むように設けられ、感光体ドラム４の回転に追従して回転する。転写ローラ１０は、例えば、金属製のシャフトの表面に、例えばアクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等の発泡ゴムを形成したものである。転写ローラ１０には、感光体ドラム４の表面のトナー像を記録媒体４１に転写するため、後述する転写電圧制御部により転写電圧が印可される。

クリーニングブレード１１は、感光体ドラム４の回転方向において、転写ローラ１０と帯電ローラ５との間に配置されている。クリーニングブレード１１は、先端部が感光体ドラム４の表面に押し当てられることで、感光体ドラム４の表面に残った転写残トナーを掻き取るものである。クリーニングブレード１１は、感光体ドラム４の軸方向に長い長尺状の部材であり、ゴム（より具体的にはウレタンゴム）等の弾性部材で形成されている。

クリーニングブレード１１は、ブレードホルダ１２によって、画像形成ユニット１の本体部に対して固定されている。なお、図２に示した例では、ブレードホルダ１２は、水平に延在する水平部と、斜め下方に（感光体ドラム４の外周に向かって）傾斜する傾斜部とを有しているが、このような形状に限定されるものではなく、例えば平板状の部材であってもよい。

図３（Ａ）は、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４との関係を模式的に示す図である。クリーニングブレード１１は、長手方向（感光体ドラム４の軸方向）に直交する面内において矩形形状の断面を有し、その角部１１０（先端部）が感光体ドラム４に接触している。

クリーニングブレード１１の感光体ドラム４に対するクリーニング角度θ_１は、例えば、１０〜１５°である。クリーニング角度θ_１は、以下のようにして求める。

図３（Ａ）において、感光体ドラム４とクリーニングブレード１１との接点における感光体ドラム４の表面の接線方向と、クリーニングブレード１１の母線方向とのなす角（初期設定圧接角）を、θ_２とする。また、クリーニングブレード１１は、感光体ドラム４の表面に押し当てられることにより弾性変形するが、その変形開始点における接線方向と、クリーニングブレード１１の母線方向とのなす角（ブレード変位角）を、θ_４とする。上記の初期設定圧接角θ_２からブレード変位角θ_４を引いた値が、クリーニング角度θ_１（＝θ_２−θ_４）である。

また、クリーニングブレード１１を感光体ドラム４の表面に押し当てる線圧Ｗ（押圧力）は、例えば、１２〜２４ｇｆ／ｃｍである。ここで、クリーニングブレード１１のうち、ホルダ１２から感光体ドラム４に向けて突出する部分を自由端と称するが、その自由端の長さを自由端長ｌとする。クリーニングブレード１１の感光体ドラム４に対する押込み量をｙとする。ブレード変位角θ_４は、これら自由端長ｌおよび押込み量ｙを用いて、以下のように表すことができる。

また、クリーニングブレード１１の全長をｂ（ｍｍ）とし、肉厚（ｍｍ）をｔとすると、クリーニングブレード１１の断面２次モーメントは、以下のように表すことができる。

さらに、クリーニングブレード１１のヤング率をＥ（ｇｆ／ｍｍ^２）とすると、クリーニングブレード１１を感光体ドラム４の表面に押し当てる押圧力Ｗ（線圧）は、以下のように表すことができる。

ここでは、線圧Ｗが、例えば１２〜２４ｇｆ／ｃｍとなるように、クリーニングブレード１１のヤング率Ｅに基づき、自由端長ｌおよび押込み量ｙが設定されている。なお、上述したクリーニングブレード１１の変形開始点は、クリーニングブレード１１の自由端の開始位置（すなわちホルダ１２からの突出開始位置）である。

図３（Ｂ）は、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４との接触状態を模式的に示す図である。クリーニングブレード１１は、その角部１１０が感光体ドラム４の表面に押し当てられることにより弾性変形し、ブレードニップ１１１を形成する。そして、感光体ドラム４が図３（Ｂ）の矢印Ｒ方向に回転すると、ブレードニップ１１１は感光体ドラム４の回転方向に変形して引き伸ばされ、弾性力により元に戻るという動作（スティック−スリップ運動）を繰り返す。これにより、感光体ドラム４の表面に残留するトナー等を弾くようにして掻き落とす。スティック−スリップ運動については、後述する。

＜トナー＞
本実施の形態の画像形成装置１００では、非磁性一成分現像を用いる。トナーは、重合トナーであり、平均粒径は、例えば７．３８μｍである。トナーは、少なくとも樹脂および着色剤を含有する母粒子と、母粒子の表面に添加（外添）される外添剤とを有する。母粒子は乳化重合法によって製造される。外添剤の平均粒径は、３０〜１１０ｎｍである。また、母粒子１００重量部に対する外添剤の添加量は、好ましくは３．０〜１０．０重量部、より好ましくは４．０〜８．０重量部、さらに好ましくは５．０〜８．０重量部である。

本実施の形態におけるトナーは、外添剤として、メラミン、中サイズシリカ、有機微粒子およびシリカスペーサを有する。メラミンの平均粒径は１００〜３００ｎｍであり、中サイズシリカの平均粒径は３０〜４０ｎｍである。有機微粒子の平均粒径は１００〜４００ｎｍであり、シリカスペーサの平均粒径は１００ｎｍである。上述した外添剤の含有量（重量部）は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）やＦＴ−ＩＲなどを用いてトナーの組成を分析して得られるスペクトル強度と、外添剤を既知の重量部だけ添加した場合のスペクトル強度との比率から求めることができる。スペクトル強度の比率と含有量（重量部）とは比例関係にある。

＜制御系＞
次に、画像形成装置１００の制御系について説明する。図４は、画像形成装置１００の制御系を示すブロック図である。画像形成装置１００は、制御部７０と、Ｉ／Ｆ（インタフェース）制御部７１と、受信メモリ７２と、画像データ編集メモリ７３と、パネル部９０と、操作キー部９１と、センサ群９２（濃度センサ９３を含む）とを備えている。

制御部７０は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力ポート、タイマ等を有して構成されている。制御部７０は、例えばパーソナルコンピュータ等の上位装置からＩ／Ｆ制御部７１を介して印刷データおよび制御コマンドを受信し、画像形成装置１００の印刷動作（画像形成）を行う。

Ｉ／Ｆ制御部７１は、画像形成装置１００の情報（プリンタ情報）を上位装置に送信すると共に、上位装置から受信したコマンドを解析し、また上位装置から受信したデータを処理する。

受信メモリ７２は、Ｉ／Ｆ制御部７１を介して上位装置から入力された印刷データを、色毎に一時的に格納する。画像データ編集メモリ７３は、受信メモリ７２に一時的に格納された印刷データをイメージデータとして編集し、格納する。パネル部９０は、画像形成装置１００の状態を表示するための表示部（例えばＬＥＤ）を有している。操作キー部９１は、操作者が画像形成装置１００に対する指示を入力する部分である。

センサ群９２は、画像形成装置１００の動作状態を監視するための各種センサ、例えば記録媒体４１の搬送位置を検出する複数の媒体位置センサ（走行センサ）、温湿度センサ、および、濃度測定用の濃度センサ９３等を含む。センサ群９２の出力は、制御部７０に入力される。

画像形成装置１００は、また、帯電電圧制御部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｍ，７４Ｃと、ヘッド制御部７５Ｋ，７５Ｙ，７５Ｍ，７５Ｃと、現像電圧制御部７６Ｋ，７６Ｙ，７６Ｍ，７６Ｃと、ブレード電圧制御部７７Ｋ，７７Ｙ，７７Ｍ，７７Ｃと、供給電圧制御部７８Ｋ，７８Ｙ，７８Ｍ，７８Ｃと、転写電圧制御部７９Ｋ，７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃと、画像形成駆動制御部８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃと、搬送制御部８１と、ベルト駆動制御部８２と、定着制御部８３とを有している。

帯電電圧制御部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｍ，７４Ｃは、制御部７０の指示により、帯電ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃに、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面を一様に帯電させるための帯電電圧を印加する制御を行う。

ヘッド制御部７５Ｋ，７５Ｙ，７５Ｍ，７５Ｃは、制御部７０の指示により、画像データ編集メモリ７３に記録された各色のイメージデータに基づき、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面を露光するために露光ヘッド３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃを発光制御する。

現像電圧制御部７６Ｋ，７６Ｙ，７６Ｍ，７６Ｃは、制御部７０の指示により、現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃに、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面の静電潜像を現像するための現像電圧を印加する制御を行う。

ブレード電圧制御部７７Ｋ，７７Ｙ，７７Ｍ，７７Ｃは、制御部７０の指示により、現像ブレード８Ｋ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃに、現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ上のトナーの帯電量を制御するためのブレード電圧を印加する制御を行う。

供給電圧制御部７８Ｋ，７８Ｙ，７８Ｍ，７８Ｃは、制御部７０の指示により、供給ローラ９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃに、トナーを現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃに供給するための供給電圧を印加する制御を行う。

転写電圧制御部７９Ｋ，７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃは、制御部７０の指示により、転写ローラ１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃに、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃのトナー像を記録媒体４１に転写するための転写電圧を印加する制御を行う。

画像形成駆動制御部８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃは、制御部７０の指示により、画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの駆動源である駆動モータ８４Ｋ，８４Ｙ，８４Ｍ，８４Ｃを回転駆動する制御を行う。駆動モータ８４Ｋ，８４Ｙ，８４Ｍ，８４Ｃの回転は、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ、現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ、供給ローラ９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃに伝達される。また、帯電ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃに追従して回転する。

搬送制御部８１は、制御部７０の指示により、記録媒体４１を給紙・搬送するための各ローラ（ホッピングローラ４０、レジストローラ対４４，４５、および搬送ローラ対４６，４７）を回転駆動する搬送モータ８５および図示しないクラッチを駆動制御する。

ベルト駆動制御部８２は、制御部７０の指示により、搬送ベルト１８を走行させるためのベルト駆動ローラ１７を回転駆動するベルトモータ８６の駆動制御を行う。

定着制御部８３は、制御部７０に指示により、定着装置５０に設けられたサーミスタ８８の検出温度に基づき、定着ローラ１９に内蔵されたヒータ８７をオンオフ制御し、定着ローラ１９の表面温度を一定温度に保つ。

定着制御部８３は、また、（定着装置５０が所定温度まで上昇した状態で）定着ローラ１９を回転駆動する定着モータ８９を駆動制御する。なお、定着モータ８９の回転は、排出ローラ群４８，４９にも伝達される。また定着バックアップローラ２０は、定着ローラ１９の回転に追従して回転する。

なお、画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを昇降する昇降機構（アップダウン機構）が設けられている場合には、昇降機構を駆動する昇降モータ（アップダウンモータ）を駆動する昇降制御部が設けられる。

＜画像形成装置の動作＞
次に、画像形成装置１００の基本動作について、図１および図４を参照して説明する。画像形成装置１００の制御部７０は、上位装置からＩ／Ｆ制御部７１を介して印刷コマンドと印刷データを受信すると、印刷動作（画像形成）を開始する。制御部７０は、受信メモリ７２に印刷データを一時的に格納し、格納した印刷データを編集処理してイメージデータを生成し、画像データ編集メモリ７３に記録する。

制御部７０は、また、搬送制御部８１により搬送モータ８５を駆動する。これにより、ホッピングローラ４０が回転し、給紙カセット４３に収納された記録媒体４１を一枚ずつ媒体搬送路４２に送り出す。さらにレジストローラ対４４，４５が所定のタイミングで回転を開始し、記録媒体４１のスキューを矯正しながら搬送ローラ対４６，４７に搬送する。さらに搬送ローラ対４６，４７が、記録媒体４１を媒体搬送路４２に沿って搬送ベルト１８まで搬送する。

搬送ベルト１８は、ベルト駆動ローラ１７の回転によって走行し、記録媒体４１を吸着保持して、画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの順に搬送する。

制御部７０は、画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃにおいて、各色のトナー像の形成を行う。すなわち、帯電電圧制御部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｍ，７４Ｃ、現像電圧制御部７６Ｋ，７６Ｙ，７６Ｍ，７６Ｃ、ブレード電圧制御部７７Ｋ，７７Ｙ，７７Ｍ，７７Ｃおよび供給電圧制御部７８Ｋ，７８Ｙ，７８Ｍ，７８Ｃにより、帯電ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ、現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ、現像ブレード８Ｋ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃおよび供給ローラ９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃに、帯電電圧、現像電圧、ブレード電圧および供給電圧をそれぞれ印加する。

制御部７０は、また、画像形成駆動制御部８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃにより駆動モータ８４Ｋ，８４Ｙ，８４Ｍ，８４Ｃを駆動し、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃを回転させる。感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの回転に伴って、帯電ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ、現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃおよび供給ローラ９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃも回転する。帯電ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面を一様に帯電させる。

制御部７０は、さらに、画像データ編集メモリ７３に記録されているイメージデータに基づき、ヘッド制御部７５Ｋ，７５Ｙ，７５Ｍ，７５Ｃを発光制御する。ヘッド制御部７５Ｋ，７５Ｙ，７５Ｍ，７５Ｃは、露光ヘッド３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃから感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面に光を照射し、静電潜像を形成する。

感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面に形成された静電潜像は、現像ローラ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃに付着したトナーによって現像され、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面にトナー像が形成される。感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの回転により、トナー像が搬送ベルト１８の表面に接近すると、転写電圧制御部７９Ｋ，７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃが転写ローラ１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃに転写電圧を印加する。これにより、感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面に形成されたトナー像が、搬送ベルト１８上の記録媒体４１に転写される。

感光体ドラム４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの表面のトナーのうち、記録媒体４１に転写されなかったトナーは、クリーニングブレード１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃによって掻き取られる。

このように、画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃで形成された各色のトナー像が記録媒体４１に順次転写され、互いに重ね合される。各色のトナー像が転写された記録媒体４１は、搬送ベルト１８によってさらに搬送され、定着装置５０に到達する。

定着装置５０では、記録媒体４１は定着ローラ１９と定着バックアップローラ２０との間のニップ部に導入される。記録媒体４１は、定着ローラ１９と定着バックアップローラ２０との間のニップ部で加圧および加熱され、トナー像が記録媒体４１に定着される。

トナー像が定着した記録媒体４１は、排出ローラ群４８，４９より、画像形成装置１００の外部に排出され、スタッカ部１０３上に積載される。これにより、記録媒体４１へのカラー画像の形成が完了する。

＜クリーニングブレードの作用＞
上記のように、クリーニングブレード１１（１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ）は、感光体ドラム４（４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ）の表面に当接し、感光体ドラム４の表面に付着した転写残トナーを掻き取る。

図５には、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４との接触部で生じる、スティック−スリップ運動を説明するための模式図である。図５では、説明の便宜上、感光体ドラム４の表面を水平面で表す。

上述したように、クリーニングブレード１１は、その角部１１０が感光体ドラム４の表面に押し当てられている。図５（Ａ）に示すように、クリーニングブレード１１が感光体ドラム４の表面と接触する部分には、感光体ドラム４の表面に沿ったブレードニップ１１１が形成される。

感光体ドラム４が回転し、感光体ドラム４の表面が矢印Ｒで示す方向に移動すると、ブレードニップ１１１は図５（Ｂ）に示すように変形し、感光体ドラム４の表面の移動方向に引き伸ばされる。ブレードニップ１１１が引き伸ばされるにつれて、クリーニングブレード１１の弾性力が大きくなる。そして、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４の表面との間の静止摩擦力と、クリーニングブレード１１の弾性力とが釣り合った時点で、ブレードニップ１１１が感光体ドラム４の表面に対して滑る。動摩擦係数は静止摩擦係数より小さいため、ブレードニップ１１１は感光体ドラム４の表面上を滑りながら、図３（Ｃ）に示すように、元の位置に戻る。

クリーニングブレード１１は、このように、感光体ドラム４の表面の移動方向に変形したのち、弾性力（復元力）により元の形状に復帰するという動作（スティック−スリップ運動）を繰り返すことによって、感光体ドラム４の表面に付着したトナーＴを掻き落とす。従って、クリーニングブレード１１のクリーニング性能は、スティック−スリップ特性に左右される。

ここで、近年の画像形成装置では、高画質化および高速化を目的として、トナーの小粒径化および低融点化が進んでいる。小粒径で低融点のトナーは、外添剤（シリカ微粒子、帯電制御剤等）を多く含む傾向がある。例えば、トナーを短時間で帯電させるためには、トナー帯電を安定化させるために、トナーに含まれる帯電制御剤の量を多くする必要があるためである。このように外添剤の量が増加すると、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４の表面との間を外添剤がすり抜け、帯電ローラ５の表面に付着して、画像形成に影響を与える可能性がある。

また、画像形成装置１００は、低温・低湿環境から高温・高湿環境まで、あらゆる環境下での使用を考慮する必要がある。クリーニングブレード１１はウレタンゴム等で形成されているため、使用温度によってゴム特性が変化し、一般的なオフィス環境では外添剤のすり抜けが発生しなくても、高温・高湿環境では外添剤のすり抜けが発生する可能性がある。

本実施の形態では、外添剤のすり抜けを抑制するため、クリーニングブレード１１の適切なスティック−スリップ運動を生じさせるようにしている。

ここで、再び図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明すると、図５（Ａ）において、感光体ドラム４の表面に付着しているトナーＴ等（トナーＴから遊離した外添剤、および紙粉も含む）は、クリーニングブレード１１によって堰き止められ、ブレードニップ１１１の近傍に静止領域（トナーＴの場合、トナー溜まり）を形成する。

図５（Ａ）から図５（Ｂ）に至る過程、すなわちスティック運動において、ブレードニップ１１１および静止領域に存在するトナーＴ等は、感光体ドラム４の表面と共に移動する。

図５（Ｂ）から図５（Ｃ）に至る過程、すなわちスリップ運動において、ブレードニップ１１１および静止領域に存在するトナーＴ等は、クリーニングブレード１１の弾性力によって、感光体ドラム４の表面の移動方向とは逆方向に押し戻される。このとき、クリーニングブレード１１に弾かれるようにして、トナーＴ等が感光体ドラム４の表面から掻き取られる。

一方、このスティック−スリップ運動では、静止領域において、トナーＴがクリーニングブレード１１と感光体ドラム４との間で操り返し摩擦を受ける。この摩擦により、トナーＴから外添剤が剥離（離脱）する可能性がある。

特に、上述したように外添剤を多く含むトナーを用いた場合、トナーから剥離する外添剤の量も多くなるため、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４との間（ブレードニップ１１１および静止領域）に到達する外添剤の量も増加する。その結果、外添剤のすり抜けがさらに生じやすくなる。

そこで、本実施の形態では、クリーニングブレード１１のスティック−スリップ運動を制御することで外添剤のすり抜けを防止するために、クリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”（Ｅダブルプライム）を制御する。損失弾性率とは、力学的エネルギーの損失を表し、一般的には試料の柔軟性を示す指標である。

＜実験方法および実験結果＞
まず、クリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”を変え、外添剤のすり抜けの発生状態の変化を調べる実験を行った。ここでは、損失弾性率Ｅ”の異なる８種類のクリーニングブレード１１を作成した。クリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”は、クリーニングブレード１１の作成工程において、ウレタンゴムの加硫処理を行う際の湿度（環境湿度）を調整することによって調整した。加硫処理時の湿度が低いほど損失弾性率Ｅ”が大きくなり、湿度が高いほど損失弾性率Ｅ”が小さくなる。

クリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”は、日立ハイテクノロジーズ株式会社製の
「粘弾性測定装置ＤＭＳ６１００」を用いて測定した。測定は、温度１００℃、周波数１０Ｈｚで行った。また、昇温速度は２℃／ｍｉｎとした。なお、損失弾性率クリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”は、−３０℃から＋１５０℃の温度範囲で測定することができるが、ここでは温度１００℃での測定値を使用した。

なお、損失弾性率Ｅ”の温度１００℃での測定値を使用したのは、損失弾性率Ｅ”の温度依存性により、常温よりも高温で外添剤のすり抜けが発生しやすいためである。また、粘弾性物質の応力緩和挙動は、歪を与えた瞬間から緩やかに進行し、終了に至るまで長時間を要する。動的粘弾性の測定に関しては、時間温度保存則と言われる関係があり、長時間かけて測定する粘性と、高温下で測定する粘性は同じになる。そのため、温度１００℃での測定値を使用することにより、長時間の応力緩和挙動を考慮に入れた動的粘弾性の測定を行うことができる。

このようにして作成した８種類のクリーニングブレード１１を、画像形成装置１００に取り付けてそれぞれ印刷実験を行った。印刷実験では、画像形成装置１００を温度２８℃、相対湿度８０％の環境に１２時間放置した後、同じ環境で、レターサイズの印刷用紙の両面に、デューティ比が２０％の印刷パターンを連続して７２，０００面（３６，０００枚）印刷した。

画像形成装置１００としては、株式会社沖データ製の「モノクロプリンタＢ７３１」を用いた。印刷実験で用いたモノクロプリンタは、図１に示した画像形成装置１００の４つの画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃのうち、１つ（画像形成ユニット１）のみを有するものである。

また、クリーニングブレード１１の感光体ドラム４に対するクリーニング角度θ_１（図３（Ａ））は１０°とし、押圧力（線圧）Ｗは１２ｇｆ／ｃｍとした。感光体ドラム４のビッカース硬度（後述）は、８Ｎ／ｍｍ^２とした。また、帯電電圧は−９５０Ｖ、現像電圧は−２００Ｖ、供給電圧は−３００Ｖ、転写電圧は＋２０００Ｖとした。なお、これらの電圧は印刷実験を行った際の電圧であり、本実施の形態の画像形成装置の印刷動作における印加電圧はこれらに限定されない。以下の実験についても同様である。

そして、７２，０００面の連続印刷が完了したのち、プリンタの画像形成ユニット１の帯電ローラ５の表面を目視観察し、外添剤の付着の有無を判断した。帯電ローラ５の表面は黒いため、外添剤が付着している場合には、表面が白くぼやけて見える。

温度１００℃、周波数１０Ｈｚでのクリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”と、帯電ローラ５の表面における外添剤の付着の有無との関係を、表１に示す。また、表１の結果を、図６のグラフにも示す。図６では、横軸は損失弾性率Ｅ”（Ｐａ）を示し、縦軸は外添剤の付着の有無を示す。表１および図６では、帯電ローラ５の表面に外添剤の付着が観察された場合を×とし、観察されなかった場合を○とした。

表１および図６より、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでの損失弾性率Ｅ”が３．００×１０^４Ｐａ以上の場合には、帯電ローラ５の表面における外添剤の付着が生じない（すなわち、外添剤のすり抜けが抑制されている）ことが分かる。

このように、クリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”を大きくすることによって外添剤のすり抜けを抑制できる理由は、次のように考えられる。図５（Ａ）および（Ｂ）に示したように、感光体ドラム４の表面の移動に伴うクリーニングブレード１１の変位量を、スティック−スリップ距離Ｌ_０とする。このスティック−スリップ距離Ｌ_０は、マクスウェルモデルにより、以下の式（１）で表すことができる。

ここで、μ_ｓは静止摩擦係数を表し、μ_ｋは動摩擦係数を表し、μ_σは動摩擦力とバネ力とが釣り合ったときの摩擦力の増分の摩擦係数を表している。また、Ｗは荷重を表し、Ｅは複素弾性率を表している。νは感光体ドラム４の周速を表し、τは緩和時間を表している。

また、損失弾性率Ｅ”は、粘性成分であり、以下の式（２）で表すことができる。

ここで、ωは振動数を表し、η’は動的粘性率を表している。損失弾性率Ｅ”は粘性成分であり、式（２）に示すように動的粘性率の関数である。

また、緩和時間τは、以下の式（３）で表すことができる。

ここで、ηは粘性率であり、Ｅは弾性率である。

式（３）は、緩和時間τが長いほど、粘弾性特性において弾性よりも粘性の寄与が大きくなることを意味する。すなわち、緩和時間τが長いほど、弾性よりも粘性の寄与が大きくなり、従って式（２）に示すように動的粘性率の関数である損失弾性率Ｅ”が大きくなると考えられる。言い換えると、損失弾性率Ｅ”が大きいほど緩和時間τが長く、損失弾性率Ｅ”が小さいほど緩和時間τが短くなる関係にあると考えられる。

そのため、式（１）より、損失弾性率Ｅ”が大きい（従って緩和時間τが長い）ほど、スティック−スリップ距離Ｌ_０が長くなると考えることができる。スティック−スリップ距離Ｌ_０が長いほど、クリーニングブレード１１のスティック−スリップ運動の周期（振動周期）が長くなる。

スティック−スリップ運動の周期（振動周期）が短いと、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４の表面との間に微小な隙間が生じやすくなり、外添剤のすり抜けが発生しやすい。これに対し、上記のように（損失弾性率Ｅ”を大きくすることで）スティック−スリップ距離Ｌ_０を長くすると、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４の表面との間に微小な隙間が生じにくくなり、単位時間当たりの外添剤のすり抜けの発生確率を抑制することができる。これにより、表１および図６に示したように、損失弾性率Ｅ”を大きくすることで外添剤のすり抜けの発生を抑制できたと考えられる。

一方、損失弾性率Ｅ”が２．６１×１０^５Ｐａを超えると、スティック−スリップ距離Ｌ_０が長くなる結果、スティック−スリップ運動が生じにくくなる。そのため、図５（Ｃ）を参照して説明したクリーニングブレード１１のスリップ運動によりトナーＴを弾いて掻き取る効果が低下し、クリーニング性能が低下する。また、クリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”は、上述したようにウレタンゴムの加硫処理時の湿度によって調整しているが、湿度を低下させることによる調整には限界があり、損失弾性率Ｅ”が２．６１×１０^５Ｐａを超えるクリーニングブレード１１の作成は難しい。

以上から、本実施の形態では、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでのクリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”を３．００×１０^４Ｐａ〜２．６１×１０^５Ｐａの範囲とすることにより、トナーの外添剤のすり抜け（これによる帯電ローラ５への付着）を抑制し、画像品質を向上するという効果を達成している。

次に、感光体ドラム４の表面のビッカース硬度を変え、外添剤のすり抜けの発生状態の変化を調べる実験を行った。ここでは、表面のビッカース硬度の異なる６種類の感光体ドラム４を作成した。感光体ドラム４の表面のビッカース硬度は、感光体ドラム４の最も外周側の層（すなわち電荷輸送層）を浸漬処理によって形成する際の乾燥時間を調整することにより調整した。

ビッカース硬度は、微小硬度計「Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｇ２００」（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）を用い、感光体ドラム４の表面に圧子（インデンタ）を押し当てて測定した。測定環境は、温度２５度、相対湿度５０％とした。

このようにして作成した６種類の感光体ドラム４を、画像形成装置１００に取り付けてそれぞれ印刷実験を行った。印刷実験では、画像形成装置１００を温度２８℃、相対湿度８０％の環境に１２時間放置した後、同じ環境で、レターサイズの印刷用紙の両面に、デューティ比が２０％の印刷パターンを連続して７２，０００面（３６，０００枚）印刷した。

画像形成装置１００としては、株式会社沖データ製の「モノクロプリンタＢ７３１」を用いた。クリーニングブレード１１の感光体ドラム４に対するクリーニング角度θ_１は１０°とし、押圧力（線圧）Ｗは１２ｇｆ／ｃｍとした。また、クリーニングブレード１１は、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでの損失弾性率Ｅ”が１．８５×１０^４Ｐａであるものを用いた。

なお、クリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”の好ましい範囲は３．００×１０^４Ｐａ〜２．６１×１０^５Ｐａであるが、損失弾性率Ｅ”が小さいほど外添剤すり抜けが生じやすくなることを考慮し、より厳しい条件で実験を行うために、上記好ましい範囲よりも損失弾性率Ｅ”の小さいクリーニングブレード１１を用いることとした。

そして、７２，０００面の連続印刷が完了したのち、プリンタの画像形成ユニット１の帯電ローラ５の表面を目視観察し、外添剤の付着の程度を判断した。

外添剤の付着の程度については、帯電ローラ５の表面に外添剤の付着が全く観察されない場合を◎とし、帯電ローラ５の表面に外添剤の付着が観察されるが印刷画像に現れない場合を○とした。また、帯電ローラ５の表面に外添剤の付着が観察され、且つ印刷画像にも現れる場合を×とした。

感光体ドラム４のビッカース硬度と、帯電ローラ５の表面における外添剤の付着の程度との関係を、表２に示す。また、表２の結果を、図７のグラフにも示す。図７では、横軸はビッカース硬度（Ｎ／ｍｍ^２）を示し、縦軸は外添剤の付着の程度を示す。

表２および図７の結果から、感光体ドラム４のビッカース硬度が２０Ｎ／ｍｍ^２以上の場合には、帯電ローラ５の表面の外添剤の付着が生じない（すなわち、外添剤のすり抜けが抑制されている）ことが分かる。

感光体ドラム４の表面のビッカース硬度が高いほど外添剤のすり抜けを抑制できる理由は、次のように考えられる。すなわち、ビッカース硬度が低い場合には、感光体ドラム４の表面に凹部が形成されやすく、その凹部に、現像ローラ６から感光体ドラム４の表面に転写されたトナーの外添剤が入り込みやすい。凹部に入り込んだ外添剤は、記録媒体４１に転写されずに感光体ドラム４の表面に残り、感光体ドラム４の回転に伴ってクリーニングブレード１１の近傍に到達する。その結果、クリーニングブレード１１のブレードニップ１１１および静止領域の外添剤の量が増加し、外添剤のすり抜けが生じやすくなる。これに対し、ビッカース硬度が高い場合には、感光体ドラム４の表面に凹部が形成されにくいため、感光体ドラム４の表面に残る外添剤の量が少なく、従って外添剤のすり抜けが生じにくくなると考えられる。

以上から、感光体ドラム４の表面のビッカース硬度を２０Ｎ／ｍｍ^２以上とすることにより、より効果的にトナーの外添剤のすり抜けを抑制することができる。

次に、感光体ドラム４の表面のビッカース硬度を変え、膜削れ量の変化を調べる実験を行った。ここでは、６種類の感光体ドラム４を作成し、同じ条件で印刷実験（７２，０００面の連続印刷）を行った。そして、感光体ドラム４の連続印刷前の外径（３０．００ｍｍ）と連続印刷後の外径とをレーザ測長器により測定し、両者の差を２で除算することにより、感光層の膜厚の減少量（膜削れ量と称する）を求めた。なお、膜削れ量は、感光体ドラム４の軸方向の数か所で測定し、そのうちの最大値を採った。

感光体ドラム４のビッカース硬度と膜削れ量との関係を、表３に示す。また、表３の結果を、図８のグラフにも示す。図８では、横軸はビッカース硬度（Ｎ／ｍｍ^２）を示し、縦軸は膜削れ量（μｍ）を示す。なお、膜削れ量は、７２，０００面の連続印刷の開始前と終了後に膜厚を測定し、感光体ドラム４の外径の減少量から１０，０００面当たりの膜削れ量を算出したものである。

表３および図８の結果から、感光体ドラム４の表面のビッカース硬度が高いほど、感光体ドラム４の表面の膜削れ量が増加することが分かる。

感光体ドラム４の表面のビッカース硬度が３５Ｎ／ｍｍ^２を超えると、感光体ドラム４の表面が硬すぎることにより、膜削れ量が増加し、膜厚が薄くなることで感光体ドラム４の表面に帯電不良が生じて地汚れ（非印刷領域外にトナーが付着する現象）等の画像形成不良が生じる。そのため、感光体ドラム４の表面のビッカース硬度は３５Ｎ／ｍｍ^２以下であることが好ましい。

なお、感光体ドラム４の表面のビッカース硬度を８Ｎ／ｍｍ^２未満にすることは、製造上難しいため、ここでは表面のビッカース硬度が８Ｎ／ｍｍ^２以上の感光体ドラム４について実験を行った。

このように、感光体ドラム４の表面のビッカース硬度を８Ｎ／ｍｍ^２〜３５Ｎ／ｍｍ^２の範囲とすることにより、地汚れ等の画像形成不良を抑制することができる。さらに、感光体ドラム４の表面のビッカース硬度を２０Ｎ／ｍｍ^２〜３５Ｎ／ｍｍ^２の範囲とすることにより、感光体ドラム４の表面の凹凸を生じにくくし、外添剤のすり抜けを効果的に抑制することができる。

なお、本実施の形態に関する上記の各実験は、帯電電圧を−９５０Ｖ、現像電圧を−２００Ｖ、供給電圧を−３００Ｖ、転写電圧を＋２０００Ｖとして行ったが、例えば、帯電電圧が−４００Ｖ〜−１２００Ｖ、現像電圧が−５０Ｖ〜−３００Ｖ、供給電圧が−２０００〜−４００Ｖ、転写電圧が＋１５００〜＋２５００Ｖの範囲であれば、同様の効果が得られる。

＜第１の実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態では、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでのクリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”を３．００×１０^４Ｐａ〜２．６１×１０^５Ｐａの範囲とすることより、トナー（現像剤）の外添剤のすり抜けを抑制し、良好な画像を形成することができる。

加えて、感光体ドラム４の表面のビッカース硬度を８Ｎ／ｍｍ^２〜３５Ｎ／ｍｍ^２の範囲とすることにより、地汚れ等の画像形成不良を抑制することができ、さらに、２０Ｎ／ｍｍ^２〜３５Ｎ／ｍｍ^２の範囲とすることにより、外添剤のすり抜けを効果的に抑制することができる。

第２の実施の形態．
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態における画像形成装置１００および画像形成ユニット１の構成は、第１の実施の形態（図１，２）と同様である。

上述した第１の実施の形態では、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでのクリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”の範囲を規定することで外添剤のすり抜けを抑制し、さらに感光体ドラム４の表面のビッカース硬度の好ましい範囲を規定したが、本実施の形態では、さらに、感光体ドラム４の表面自由エネルギーの好ましい範囲を規定することで画像品質の向上を図っている。

表面自由エネルギーとは、表面を作成するのに要した仕事量である。固体の表面は分子間結合が切断された状態となっているため、分子間接合の切断に必要なエネルギーは表面に蓄積されている。物質間では、分子が分子間力により互いに引き合って凝縮しようとするため、感光体ドラム４とトナーＴまたは外添剤とは互いに引き合う。従って、感光体ドラム４の表面自由エネルギーが高いほど、表面に付着した粒子の付着力が強くなり、その結果、外添剤によるクリーニングブレードのすり抜けを規制することが難しくなる。

まず、感光体ドラム４の表面自由エネルギーを変え、印刷濃度の変化を調べる実験を行った。ここでは、表面自由エネルギーの異なる１０種類の感光体ドラム４を作成した。表面自由エネルギーは、感光体ドラム４の最も外周側の層（電荷輸送層）を浸漬処理によって形成する際の乾燥時間を調整することにより調整した。

表面自由エネルギーは、Ｚｉｓｍａｎ法によって算出した。ここでは、表面張力が既知の３種類の溶媒として、水（Ｈ_２Ｏ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）２００およびノルマルドデカンを用いた。各媒体を感光体ドラム４の表面に滴下し、それぞれの接触角αを測定した。各溶媒の表面張力をＸ軸にとり、ｃｏｓαをＹ軸にとり、各溶媒に対応する３つの点から得られる直線がＹ＝１（α＝０）と交わるときのＸ軸の値から、表面自由エネルギー（ｍＮ／ｍ）を求めた。測定環境は、温度２２℃、相対湿度５０％とした。

このようにして作成した１０種類の感光体ドラム４を、画像形成装置１００に取り付けてそれぞれ印刷実験を行った。印刷実験では、画像形成装置１００を温度２８℃、相対湿度８０％の環境に１２時間放置した後、同じ環境で、レターサイズの印刷用紙の両面に、濃度１００％のベタ画像を連続して７２，０００面（３６，０００枚）印刷した。印刷実験では、帯電電圧は−９５０Ｖ、現像電圧は−２００Ｖ、供給電圧は−３００Ｖ、転写電圧は＋２０００Ｖとした。

画像形成装置１００としては、株式会社沖データ製の「モノクロプリンタＢ７３１」を用いた。クリーニングブレード１１は、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでの損失弾性率Ｅ”が１．８５×１０^４Ｐａであるものを用いた。

そして、最初に印刷した印刷パターン（ベタ画像）の濃度、すなわちＯ．Ｄ．（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）値を、分光濃度計「Ｘ−Ｒｉｔｅ」（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）により測定した。

感光体ドラム４の表面自由エネルギーと、濃度（Ｏ．Ｄ．値）との関係を、以下の表４に示す。また、表４の結果を、図９のグラフにも示す。図９では、横軸は表面自由エネルギー（ｍＮ／ｍ）を示し、縦軸は濃度（Ｏ．Ｄ．値）を示す。

表４および図９の結果から、感光体ドラム４の表面自由エネルギーが高いほど、高い濃度が得られていることが分かる。

なお、表面自由エネルギーが８ｍＮ／ｍ未満の感光体ドラム４を用いると、トナーの感光体への付着力が弱くなり、印刷濃度が低くなって印刷画像にカスレが生じる。そのため、表面自由エネルギーが８ｍＮ／ｍ未満の感光体ドラム４については実験を行っていない。また、表面自由エネルギーが５０ｍＮ／ｍを超える感光体ドラム４を用いると、トナーの感光体ドラム４の表面への付着力が強くなりすぎ、地汚れ（非印刷領域外にトナーが付着する現象）が生じる。そのため、表面自由エネルギーが５０ｍＮ／ｍを超える感光体ドラム４については実験を行っていない。

これに対し、表面自由エネルギーが８ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍの感光体ドラム４を用いた場合には、カスレや地汚れは見られない。

次に、感光体ドラム４の表面自由エネルギーを変え、外添剤のすり抜けの発生状態の変化を調べる実験を行った。上記のように表面自由エネルギーの異なる１０種類の感光体ドラム４を、画像形成装置１００に取り付けてそれぞれ印刷実験を行った。印刷実験では、画像形成装置１００を温度２８℃、相対湿度８０％の環境に１２時間放置した後、同じ環境で、レターサイズの印刷用紙の両面に、デューティ比が２０％の印刷パターンを連続して７２，０００面（３６，０００枚）印刷した。

画像形成装置１００としては、株式会社沖データ製の「モノクロプリンタＢ７３１」を用いた。クリーニングブレード１１の感光体ドラム４に対するクリーニング角度θ_１は１０°とし、押圧力（線圧）Ｗは１２ｇｆ／ｃｍとした。クリーニングブレード１１は、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでの損失弾性率Ｅ”が１．８５×１０^４Ｐａであるものを用いた。帯電電圧は−９５０Ｖ、現像電圧は−２００Ｖ、供給電圧は−３００Ｖ、転写電圧は＋２０００Ｖとした。なお、これらの電圧は印刷実験を行った際の電圧であり、本実施の形態の画像形成装置の印刷動作における電圧はこれらに限定されない。

そして、７２，０００面の連続印刷が完了したのち、プリンタの画像形成ユニット１の帯電ローラ５の表面を目視観察し、外添剤の付着の程度を判断した。

外添剤の付着の程度については、帯電ローラ５の表面に外添剤の付着が全く観察されない場合を◎とし、帯電ローラ５の表面に外添剤の付着が観察されるが印刷画像に現れない場合を○とした。また、帯電ローラ５の表面に外添剤の付着が観察され、且つ印刷画像にも現れる場合を×とした。

感光体ドラム４の表面自由エネルギーと、帯電ローラ５の表面における外添剤の付着の程度との関係を、表５に示す。また、表５の結果を、図１０のグラフにも示す。図１０では、横軸は表面自由エネルギー（ｍＮ／ｍ）を示し、縦軸は外添剤の付着の程度を示す。

表５および図１０から、感光体ドラム４の表面自由エネルギーが１２ｍＮ／ｍを超えると、外添剤のすり抜けが発生していることが分かる。

表４および表５（図９および図１０）の結果を合わせると、感光体ドラム４の表面自由エネルギーの最も好ましい範囲は、８ｍＮ／ｍ〜２８ｍＮ／ｍであることが分かる。

次に、感光体ドラム４の表面自由エネルギーを一定とし、クリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”と外添剤のすり抜けの発生状態との関係を調べる実験を行った。

ここでは、第１の実施の形態で説明したように、損失弾性率Ｅ”の異なる８種類のクリーニングブレード１１を作成した。損失弾性率Ｅ”の調整方法および測定方法は、第１の実施の形態で説明したとおりである。このようにして作成した８種類のクリーニングブレード１１を、画像形成装置１００に取り付けてそれぞれ印刷実験を行った。印刷実験では、画像形成装置１００を温度２８℃、相対湿度８０％の環境に１２時間放置した後、同環境で、レターサイズの印刷用紙の両面に、デューティ比が２０％の印刷パターンを連続して７２，０００面（３６，０００枚）印刷した。

画像形成装置１００としては、株式会社沖データ製の「モノクロプリンタＢ７３１」を用いた。クリーニングブレード１１の感光体ドラム４に対するクリーニング角度θ_１（図３）は１０°とし、押圧力（線圧）Ｗは１２ｇｆ／ｃｍとした。また、帯電電圧は−９５０Ｖ、現像電圧は−２００Ｖ、供給電圧は−３００Ｖ、転写電圧は＋２０００Ｖとした。感光体ドラム４の表面自由エネルギーは５０Ｎ／ｍとした。また、感光体ドラム４のビッカース硬度は８Ｎ／ｍｍ^２とした。

そして、７２，０００面の連続印刷が完了したのち、プリンタの画像形成ユニット１の帯電ローラ５の表面を目視観察し、外添剤の付着の有無を判断した。

温度１００℃、周波数１０Ｈｚでのクリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”と、帯電ローラ５の表面の外添剤の付着の有無の観察結果を、以下の表６に示す。また、表６の結果を、図１１の対数グラフにも示す。なお、図１１では、横軸は損失弾性率Ｅ”（Ｐａ）を示し、縦軸は外添剤の付着の有無を示す。

表６および図１１より、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでのクリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”が３．００×１０^４Ｐａ以上であれば、帯電ローラ５の表面の外添剤の付着が生じない（すなわち、外添剤のすり抜けが抑制されている）ことが分かる。

これは、第１の実施の形態でも説明したように、クリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”を大きくすることで、スティック−スリップ距離Ｌ_０が長くなり、その結果、スティック−スリップ運動の周期が長くなって、外添剤のすり抜けの発生確率を抑制できたためと考えられる。

なお、本実施の形態に関する上記の各実験は、帯電電圧を−９５０Ｖ、現像電圧を−２００Ｖ、供給電圧を−３００Ｖ、転写電圧を＋２０００Ｖとして行ったが、例えば、帯電電圧が−４００Ｖ〜−１２００Ｖ、現像電圧が−５０Ｖ〜−３００Ｖ、供給電圧が−２０００〜−４００Ｖ、転写電圧が＋１５００〜＋２５００Ｖの範囲であれば、同様の効果が得られる。

＜第２の実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態では、温度１００℃、周波数１０Ｈｚでのクリーニングブレード１１の損失弾性率Ｅ”を３．００×１０^４Ｐａ〜２．６１×１０^５Ｐａの範囲とすると共に、感光体ドラム４の表面自由エネルギーを８ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍの範囲とすることにより、カスレや地汚れ等の画像形成不良を抑制することができる。

さらに、感光体ドラム４の表面自由エネルギーを８ｍＮ／ｍ〜２８ｍＮ／ｍの範囲とすることにより、より効果的に外添剤のすり抜けを抑制することができる。

上記の第１および第２の実施の形態では、画像形成装置の例としてカラープリンタについて説明したが、本発明はカラープリンタに限定されるものではない。本発明は、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ、ＭＦＰ（ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）等、電子写真方式を用いて媒体に画像を形成する画像形成装置に適用することができる。

１（１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ） 画像形成ユニット、 ３（３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ） 露光ヘッド（露光装置）、 ４（４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ） 感光体ドラム（像担持体）、 ５（５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ） 帯電ローラ（帯電部材）、 ６（６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ） 現像ローラ（現像剤担持体）、 ９（９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ） 供給ローラ（供給部材）、 １０（１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ） 転写ローラ（転写部材）、 １１（１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ） クリーニングブレード、 １８ 搬送ベルト、 ４１ 記録媒体、 ４２ 媒体搬送路、 ４３ 給紙カセット（媒体収容部）、 ５０ 定着装置、 １００ 画像形成装置、 １１０ 角部、 １１１ ブレードニップ。

Claims (9)

1. 像担持体の表面に当接し、前記像担持体の表面の現像剤を除去するクリーニングブレードであって、
   温度１００℃、周波数１０Ｈｚでの損失弾性率が、３．０×１０^４Ｐａ〜２．６１×１０^５Ｐａの範囲にある弾性体で形成されていること
   を特徴とするクリーニングブレード。
2. 像担持体と、
   前記像担持体の表面に当接し、前記像担持体の表面の現像剤を除去するクリーニングブレードと
   を備え、
   前記クリーニングブレードが、
   温度１００℃、周波数１０Ｈｚでの損失弾性率が、３．０×１０^４Ｐａ〜２．６１×１０^５Ｐａの範囲にある弾性体で形成されていること
   を特徴とする画像形成装置。
3. 前記現像剤が、樹脂および着色剤を含む母粒子と、前記母粒子に添加された外添剤とを有する非磁性一成分現像剤であって、
   前記外添剤の平均粒径が３０ｎｍ〜１１０ｎｍの範囲にあり、
   前記母粒子１００重量部に対する前記外添剤の添加量が３．０重量部〜１０．０重量部の範囲にあること
   を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の表面のビッカース硬度が、８Ｎ／ｍｍ^２〜３５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体の表面のビッカース硬度が、２０Ｎ／ｍｍ^２〜３５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体の表面自由エネルギーが、８ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍの範囲にあることを特徴とする請求項２から５までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体の表面自由エネルギーが、８ｍＮ／ｍ〜２８ｍＮ／ｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記クリーニングブレードは、その母線方向と前記像担持体の表面の接線方向とのなす角から、前記クリーニングブレードの変位角を引いたクリーニング角度が１０°〜１５°の範囲となるように配置されていることを特徴とする請求項２から７までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記クリーニングブレードは、前記像担持体の表面に、１２ｇｆ／ｃｍ〜２４ｇｆ／ｃｍの範囲の線圧で押し当てられていることを特徴とする請求項２から８までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
   
   
   
   
   

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