JP2022180849A - 清掃部品及びこれを用いた清掃装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１００％モジュラスが７Ｍｐａよりも小さい又は反発弾性が３０％よりも大きい場合に比べて、像保持手段に対する接触圧を低減した状態で、像保持手段との接触部における振動及び作像残粒子のすり抜けを抑制し、寿命の長期化を図る。
【解決手段】清掃部品２は、高硬度表面層１ａを有する像保持手段１を清掃するものであって、像保持手段１の表面に接触する板状の清掃部材３を有し、清掃部材３のうち像保持手段１の表面に接触する部位の物性として、１００％モジュラスが７Ｍｐａ以上で、かつ、反発弾性が３０％以下であるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、清掃部品及びこれを用いた清掃装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。

従来における清掃部品としては例えば特許文献１～３に記載のものが既に知られている。
特許文献１には、有機感光体からなる像担持体表面を清掃するクリーニング装置のクリーニングブレードにつき、好ましい物性（弾性体の硬度、ヤング率、１００％モジュラス、反発弾性等）を特定した態様が開示されている。
特許文献２には、像担持体の表面に特定の無機微粉体を供給する構成に対し、クリーニングブレードの好ましい物性（硬度、１００％モジュラス、反発弾性等）を特定した態様が開示されている。
特許文献３には、感光体に対し、クリーニングブレードの反発弾性率を特定し、先端部に低摩擦化処理を施した態様が開示されている。

特開平８－２３４６３９号公報（課題を解決するための手段，図２） 特許第４４９８２００号公報（発明を実施するための最良の形態，図５） 特開２０１０－２１０８７９号公報（発明を実施するための形態，図３）

本発明が解決しようとする技術的課題は、高硬度表面層を有する像保持手段を清掃する清掃部品について、１００％モジュラスが７Ｍｐａよりも小さい又は反発弾性が３０％よりも大きい場合に比べて、像保持手段に対する接触圧を低減した状態で、像保持手段との接触部における振動及び作像残粒子のすり抜けを抑制し、寿命の長期化を図ることにある。

請求項１に係る発明は、高硬度表面層を有する像保持手段を清掃する清掃部品であって、前記像保持手段の表面に接触する板状の清掃部材を有し、前記清掃部材のうち前記像保持手段の表面に接触する部位の物性として、１００％モジュラスが７Ｍｐａ以上で、かつ、反発弾性が３０％以下であることを特徴とする清掃部品である。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る清掃部品において、前記清掃部材は、前記像保持手段の表面に接触する部分を含む接触部材と、前記像保持手段の表面に接触しない部分を含む非接触部材とを有し、前記非接触部材の１００％モジュラスを接触部材よりも小さくすることを特徴とする清掃部品である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る清掃部品において、前記清掃部材は、前記接触部材と前記非接触部材とを１００％モジュラスの異なる同一材料で構成されていることを特徴とする清掃部品である。
請求項４に係る発明は、請求項２に係る清掃部品において、前記清掃部材は、前記接触部材と前記非接触部材とを１００％モジュラスの異なる別材料で構成されていることを特徴とする清掃部品である。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに係る清掃部品において、前記清掃部材は、前記像保持手段の表面に対し２乃至４（ｇｆ／ｍｍ→９．８０６６５ｇ・ｍ／ｓ^２）の接触圧で接触することを特徴とする清掃部品である。
請求項６に係る発明は、請求項１に係る清掃部品において、前記清掃部材は、前記像保持手段の表面に接触する部位が少なくともポリウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのいずれかのゴム材料を用い、予め決められた摩擦係数０．１～１．５に調節されていることを特徴とする清掃部品である。
請求項７に係る発明は、請求項６に係る清掃部品において、前記清掃部材は、前記ゴム材料の硬度を調整することで摩擦係数を調節することを特徴とする清掃部品である。
請求項８に係る発明は、請求項６に係る清掃部品において、前記清掃部材は、前記ゴム材料の表面を改質することで摩擦係数を調節することを特徴とする清掃部品である。
請求項９に係る発明は、請求項１に係る清掃部品において、前記清掃部材は、前記像保持手段の表面に接触する部位が少なくともポリウレタンゴムを用いて構成され、前記１００％モジュラス及び前記反発弾性の物性を満たすように、前記ポリウレタンゴムの組成成分であるポリオール成分及びポリイソシアネート成分の種類、モル比並びに硬化成熟条件を選定して得られるものであることを特徴とする清掃部品である。

請求項１０に係る発明は、請求項１乃至９のいずれかに係る清掃部品を備えた清掃装置である。
請求項１１に係る発明は、請求項１０に係る清掃装置と、高硬度表面層を有する像保持手段とを備え、画像形成装置筐体に対して着脱可能に装着されるプロセスカートリッジである。

請求項１２に係る発明は、高硬度表面層を有する像保持手段と、前記像保持手段に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持手段に形成された前記静電潜像を作像粒子にて可視像化する現像手段と、前記像保持手段に形成された可視像を転写媒体に転写する転写手段と、前記像保持手段の作像残粒子を清掃する請求項１０に係る清掃装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
請求項１３に係る発明は、請求項１２に係る画像形成装置において、前記像保持手段は、１０ｋｐｖ走行後の摩擦係数が０．３乃至０．７であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１４に係る発明は、請求項１２に係る画像形成装置において、前記像保持手段の高硬度表面層は、潤滑剤粒子の添加量を調整することで、その摩擦係数を調節することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に係る発明によれば、高硬度表面層を有する像保持手段を清掃する清掃部品について、１００％モジュラスが７Ｍｐａよりも小さい又は反発弾性が３０％よりも大きい場合に比べて、像保持手段に対する接触圧を低減した状態で、像保持手段との接触部における振動及び作像残粒子のすり抜けを抑制し、寿命の長期化を図ることができる。
請求項２に係る発明によれば、清掃部材を単相構成とする場合に比べて、清掃部材に対して必要な物性を容易に構築することができる。
請求項３に係る発明によれば、同一材料を用いて接触部材と非接触部材とに機能分離した清掃部材を提供することができる。
請求項４に係る発明によれば、非接触部材として接触部材を支持する機能を有する任意の材料を選択することが可能な清掃部材を提供することができる。
請求項５に係る発明によれば、像保持手段の表面に対する清掃部材の接触圧を従前レベルより低減しても、清掃部材による清掃性能を良好に保つことができる。
請求項６に係る発明によれば、像保持手段の表面に接触する清掃部材の接触部について、所定のゴム材料を用いることで摩擦係数を小さく調節することができる。
請求項７に係る発明によれば、像保持手段の表面に接触する清掃部材の接触部について、ゴム材料の硬度を調整することで摩擦係数を小さく調節することができる。
請求項８に係る発明によれば、像保持手段の表面に接触する清掃部材の接触部について、ゴム材料の表面を改質することで摩擦係数を調節することができる。
請求項９に係る発明によれば、像保持手段の表面に接触する清掃部材の接触部について、ポリウレタンゴムを用いることで高モジュラス、低反発弾性の物性を容易に得ることができる。
請求項１０に係る発明によれば、高硬度表面層を有する像保持手段を清掃する清掃部品について、１００％モジュラスが７Ｍｐａよりも小さい又は反発弾性が３０％よりも大きい場合に比べて、像保持手段に対する接触圧を低減した状態で、像保持手段との接触部における振動及び作像残粒子のすり抜けを抑制し、寿命の長期化を図ることが可能な清掃装置を構築することができる。
請求項１１に係る発明によれば、高硬度表面層を有する像保持手段を清掃する清掃部品について、１００％モジュラスが７Ｍｐａよりも小さい又は反発弾性が３０％よりも大きい場合に比べて、像保持手段に対する接触圧を低減した状態で、像保持手段との接触部における振動及び作像残粒子のすり抜けを抑制し、寿命の長期化を図ることが可能な清掃装置を含むプロセスカートリッジを構築することができる。
請求項１２に係る発明によれば、高硬度表面層を有する像保持手段を清掃する清掃部品について、１００％モジュラスが７Ｍｐａよりも小さい又は反発弾性が３０％よりも大きい場合に比べて、像保持手段に対する接触圧を低減した状態で、像保持手段との接触部における振動及び作像残粒子のすり抜けを抑制し、寿命の長期化を図ることが可能な清掃装置を含む画像形成装置を構築することができる。
請求項１３に係る発明によれば、像保持手段の表面の摩擦係数を０．１乃至０．２にしなくても、像保持手段の表面に対する清掃性を良好に保つことができる。
請求項１４に係る発明によれば、清掃部材との接触抵抗を抑制する上で、像保持手段の表面の摩擦係数を容易に調節することができる。

（ａ）は本発明が適用された清掃部品を含む清掃装置、画像形成装置の実施の形態の概要を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示す清掃部品の要部を示す説明図である。 実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。 （ａ）は実施の形態１で用いられる清掃装置及びプロセスカートリッジを示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示す清掃部品及び高硬度表面層を有する感光体を示す説明図である。 （ａ）～（ｃ）は実施の形態１に係る清掃部品の構成例を示す説明図である。 実施例及び比較例１～３に係る清掃部品の適用条件、物性並びに品質特性を示す説明図である。 （ａ）は図４におけるブレード振動と、モジュラス、反発係数との関係を示す説明図、（ｂ）はブレード振動を模式的に示す説明図である。 実施例及び比較例１～３に係る清掃部品の使用条件と、フィルミングとの関係を示す説明図である。 清掃部品の１００％モジュラス、反発弾性とフィルミングとの関係を示す説明図である。

◎実施の形態の概要
図１（ａ）は本発明が適用された清掃部品を含む清掃装置が組み込まれた画像形成装置の実施の形態の概要を示す説明図である。
同図において、画像形成装置は、高硬度表面層１ａを有する像保持手段１と、像保持手段１に静電潜像を形成する潜像形成手段１０と、像保持手段１に形成された静電潜像を作像粒子にて可視像化する現像手段１１と、像保持手段１に形成された可視像を転写媒体１２に転写する転写手段１３と、像保持手段１の作像残粒子ｗ（図１（ｂ）参照）を清掃する清掃装置１４と、を備えたものである。

このような技術的手段において、清掃装置１４による清掃対象は、高硬度表面層１ａを有する像保持手段１であればよく、高硬度表面層１ａを必要とする感光体等が挙げられる。
ここで、像保持手段１の形態としては、ドラム状、ベルト状を問わず、高硬度表面層１ａとしては、例えば感光層の表面を覆う感光体とは別の表面保護層は勿論、感光体の表面を硬化処理して変質した態様も含む。
また、潜像形成手段１０については静電潜像を形成するものであればよく、像保持手段１として感光体を用いる態様では、帯電要素と光による書込み要素（レーザやＬＥＤ書込みヘッド等）とを組み合わせて用いる態様が代表的である。
更に、転写媒体１２としては中間転写媒体でもよいし、記録媒体でもよい。

本実施の形態において、清掃装置１４は、本発明が適用された清掃部品２を備えるものである。尚、清掃装置１４は、画像形成装置の構成要素の一つであるが、高硬度表面層１ａを有する像保持手段１と共に、画像形成装置筐体に対して着脱可能に装着されるプロセスカートリッジに組み込むようにしてもよい。
ここで、清掃部品２は、図１（ｂ）に示すように、高硬度表面層１ａを有する像保持手段１を清掃するものであって、像保持手段１の表面に接触する板状の清掃部材３を有し、清掃部材３のうち像保持手段１の表面に接触する部位の物性として、１００％モジュラスが７Ｍｐａ以上で、かつ、反発弾性が３０％以下であるものである。
本例において、高硬度表面層１ａとしては、像保持手段１が例えば感光体である場合には、表面硬化処理などを施していない有機感光体よりは少なくとも硬いものであれば広く含まれる。但し、本願においては、硬度指標となるユニバーサル硬さや弾性変形率等を用いて高硬度表面層１ａの硬度を例示しておく。
また、清掃部材３において、１００％モジュラス、反発弾性の数値を満たす必要があるが、これらの数値条件は、「清掃部材３のうち像保持手段１の表面に接触する部位」が少なくとも満たしていればよく、他の部分については前述した数値条件を必ずしも満たす必要はない。

更に、１００％モジュラスが７Ｍｐａ以上、かつ、反発弾性が３０％以下であることは、高硬度表面層１ａを有する像保持手段１に対して使用した結果、いわゆるフィルミングの発生が大きく抑制される領域を指すものである。詳細は実施例にて説明する。
ここで、１００％モジュラスの上限値は１５ＭＰａ、反発弾性の下限値は５％である。１００％モジュラスが上限を超えたり反発弾性が下限を超えると、ゴム弾性が低下し感光体との密着性が損なわれてしまい、密着性不良によるすり抜けが発生してしまう。
本例によれば、清掃部材３の振動を抑制する物性と、像保持手段１の表面が硬いこと（高硬度表面層１ａを具備）との組合せにより、作像残粒子ｗ（外添剤等）のすり抜けの抑制と凹凸傷を防止でき、フィルミング現象の発生を抑制することが可能である。本例では、清掃部材３の先端エッジは振動が抑制されるため、疲労破壊（摩耗）が少なく、像保持手段１の表面の変化もないことから、これらを組み合わせることで、清掃部材３の接触圧を低減することが可能になり、寿命の長期化につながる。

次に、本実施の形態に係る清掃部品の代表的態様又は好ましい態様について説明する。
先ず、清掃部材３の好ましい態様としては、像保持手段１の表面に接触する部分を含む接触部材４と、像保持手段１の表面に接触しない部分を含む非接触部材５とを有し、非接触部材５の１００％モジュラスを接触部材４よりも小さくする態様が挙げられる。
本例は、清掃部材３を単相構成とする場合に比べて、清掃部材３に対して必要な物性を容易に構築し易い点で好ましい。また、本例の態様は接触部材４、非接触部材５の板材を積層する複層態様は勿論、大部分の非接触部材５に対し像保持手段１に接触する先端接触部のみを接触部材４とする態様を含む。

清掃部材３が接触部材４と非接触部材５とを備えた態様では、接触部材４と非接触部材５とを１００％モジュラスの異なる同一材料で構成される態様でもよいし、あるいは、接触部材４と非接触部材５とを１００％モジュラスの異なる別材料で構成される態様でもよい。
また、本例の清掃部材３としては、像保持手段１の表面に対し２～４（ｇｆ／ｍｍ→９．８０６６５ｇ・ｍ／ｓ^２に相当）の接触圧で接触するようにすればよい。
更に、清掃部材３の好ましい態様としては、像保持手段１の表面に接触する部位が少なくともポリウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのいずれかのゴム材料を用い、予め決められた摩擦係数０．１～１．５に調節されている態様が挙げられる。
ここで、摩擦係数の調節方法として、ゴム材料の硬度を調整することで摩擦係数を調節するようにする。あるいは、ゴム材料の表面を改質することで摩擦係数を調節するようにすればよい。尚、表面改質処理としては、紫外線照射処理、イソシアネート含浸処理がある。

また、清掃部材３の好ましい構成例としては、像保持手段１の表面に接触する部位が少なくともポリウレタンゴムを用いて構成され、１００％モジュラス及び反発弾性の物性を満たすように、ポリウレタンゴムの組成成分であるポリオール成分及びポリイソシアネート成分の種類、モル比並びに硬化成熟条件を選定して得られるものが挙げられる。
更に、このような清掃部品に対して好ましい像保持手段１としては、１０ｋｐｖ走行後の摩擦係数が０．３～０．７である態様が挙げられる。本例は、像保持手段１の表面の摩擦係数を０．１～０．２にしなくても、像保持手段１に対する清掃性を確保する点で好ましい。
また、像保持手段１の表面の摩擦抵抗を調整する手法としては、高硬度表面層１ａに対し潤滑剤粒子の添加量を調整するようにすればよい。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
◎実施の形態１
－画像形成装置の全体構成－
図２は実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
同図において、画像形成装置２０は、装置筐体２１内に複数の色（本実施の形態ではイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの四色）の画像を形成する作像エンジン３０を搭載し、この作像エンジン３０の下方には用紙等の記録材が収容される記録材供給装置５０を配設すると共に、この記録材供給装置５０からの記録材搬送路５５を略鉛直方向に配置したものである。
本例において、作像エンジン３０は、複数の色の画像を形成する画像形成部３１（具体的には３１ａ～３１ｄ）を略水平方向に配列し、その上方には画像形成部３１の配列方向に沿って循環移動する例えばベルト状の中間転写体４５が含まれる転写モジュール４０を配設し、各画像形成部３１で形成した各色の画像を転写モジュール４０を介して記録材に転写するものである。

本実施の形態において、各画像形成部３１（３１ａ～３１ｄ）は、図２及び図３に示すように、中間転写体４５の循環方向上流側から順に、例えばイエロ用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用（配列は必ずしもこの順番とは限らない）のトナー像を形成するものであり、感光体３２と、この感光体３２を予め帯電する帯電器（本例では帯電ロール）３３と、この帯電器３３にて帯電された各感光体３２に静電潜像を書き込む露光器（本例ではＬＥＤ書込ヘッド）３４と、感光体３２上に形成された静電潜像を対応する色成分トナー（本実施の形態では例えば負極性）で現像する現像器３５と、感光体３２上の残留物を清掃する清掃器３６（図１に示す清掃装置１４に相当）と、を備えている。
尚、符号３７（具体的には３７ａ～３７ｄ）は各現像器３５に各色成分トナーを補給するためのトナーカートリッジである。

また、本実施の形態において、転写モジュール４０は、複数の張架ロール４１～４４にベルト状の中間転写体４５を架け渡したものであり、例えば張架ロール４１を駆動ロールとして中間転写体４５を循環移動するようにしたものである。そして、各画像形成部３１の感光体３２に対応した中間転写体４５の裏面には一次転写用の転写器（本例では転写ロール）４６が配設され、この転写器４６にトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧を印加することで、感光体３２上のトナー像を中間転写体４５側に静電転写するようになっている。
更に、中間転写体４５の最上流画像形成部３１ａの上流側にはベルト清掃器４７が配設されており、中間転写体４５上の残留トナーを除去するようになっている。

また、本実施の形態では、中間転写体４５の最下流画像形成部３１ｄの下流側の張架ロール４２に対応した部位には二次転写器６０が配設されており、中間転写体４５上の一次転写像を記録材に二次転写（一括転写）するようになっている。
本例では、二次転写器６０は、中間転写体４５のトナー像保持面側に圧接して配置される二次転写ロール６１と、中間転写体４５の裏面側に配置されて二次転写ロール６１の対向電極をなすバックアップロール（本例では張架ロール４２を兼用）とを備えている。そして、例えば二次転写ロール６１が接地されており、また、バックアップロール（張架ロール４２）にはトナーの帯電極性と同極性の二次転写電圧が印加されている。

また、記録材供給装置５０には記録材を供給する供給ロール５１が設けられ、記録材搬送路５５には図示外の搬送ロールが配設されると共に、二次転写部位の直前に位置する記録材搬送路５５には記録材を所定のタイミングで二次転写部位へ供給する位置合せロール（レジストレーションロール）５６が配設されている。
更に、二次転写部位の下流側に位置する記録材搬送路５５には定着器７０が設けられ、この定着器７０は、例えば図示外の加熱ヒータが内蔵された加熱定着ロール７１と、これに圧接して配置されて追従回転する加圧定着ロール７２とを備えている。また、定着器７０の下流側には装置筐体２１内の記録材を排出する排出ロール５７が設けられ、記録材を挟持搬送して排出し、装置筐体２１の上部に形成された記録材収容受け５８に記録材を収容するようになっている。
尚、本例では、図示を省略しているが、記録材の手差し供給装置や、記録材の両面記録を可能とする両面記録モジュールを別途付設してもよいことは勿論である。

－画像形成部の構成例－
＜感光体＞
本例において、感光体３２は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、金属製（本例ではアルミニウム製）の基材３２ａ上に感光層（本例では有機感光層）３２ｂを積層すると共に、感光層３２ｂの上には耐摩耗性に優れた高硬度表面層３２ｃを積層したものである。
ここで、感光層３２ｂは、基材３２ａ上に下引き層３２１、電荷発生層３２２及び電荷輸送層３２３を順次積層したものであり、下引き層３２１は帯電で発生するカウンタ電荷（＋）の注入を阻止し、電荷発生層３２２は光電変換で電荷（＋－）を発生し、更に、電荷輸送層３２３は電荷発生層３２２で発生した電荷（＋）を高硬度表面層３２ｃまで搬送するものである。また、高硬度表面層３２ｃは感光層３２ｂの摩耗を防止するように高硬度材料で形成されていればよい。
尚、高硬度表面層３２ｃの具体例については後述する。

＜現像器＞
本例では、現像器３５は、図３（ａ）に示すように、トナー及びキャリアを含む現像剤が収容され且つ感光体３２に対向して開口する現像容器８０を有し、この現像容器８０の開口には現像ロール８１を配設し、当該現像ロール８１に現像剤を保持して感光体３２との対向部に現像剤を供給すると共に、現像容器８０内には現像剤を撹拌して帯電して撹拌搬送するための撹拌搬送部材８２，８３を配設したものである。
＜清掃器＞
また、本例において、清掃器３６は、感光体３２上の残留物が収容され且つ感光体３２に対向し開口する清掃容器９０を有し、この清掃容器９０の開口縁には感光体３２上の残留物を掻き取るための板状の清掃部材としての清掃ブレード９１を取り付けると共に、清掃容器９０内には収容された残留物を均すように搬送する搬送部材９２を配設したものである。

－清掃ブレードの構成例－
本例において、清掃ブレード９１は、図３（ｂ）に示すように、ドラム状の感光体３２の軸方向に延びる長尺な薄い板状部材であり、当該板状部材の長手方向に交差する短手方向の感光体３２から離れた側を図示外の支持ブラケットで支持し、板状部材の短手方向の感光体３２側（先端側）のエッジ部を感光体３２に接触して配置するようにしたものである。
本例においては、清掃ブレード９１としては、図４（ａ）に示すように、例えば一枚の板状部材９１ａからなる単層構造で、一枚の板状部材９１ａを感光体３２に接触する接触部材９５として機能させる態様、あるいは、図４（ｂ）に示すように、二枚の板状部材９１ｂ，９１ｃを積層し、一方の板状部材９１ｂを感光体３２に接触する接触部材９５として機能させ、他方の板状部材９１ｃを感光体３２に接触しない非接触部材９６として機能させるようにした二層構造の態様が挙げられる。尚、後者の態様については、二層構造ではなく、三層以上積層するようにしてもよい。
また、清掃ブレード９１の他の構成例としては、図４（ｃ）に示すように、一枚の板状部材９１ｄのうち感光体３２に接触する角部を切欠き、当該切欠部分に一枚の板状部材９１ｄとは異なる角部パーツ９１ｅを固着し、当該角部パーツ９１ｅを感光体３２に接触する接触部材９５として機能させるようにした態様が挙げられる。

－清掃ブレードの構成材料－
＜接触部材＞
本例において、接触部材９５は、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分とを少なくとも含むポリウレタンゴムである。ポリウレタンゴムは、必要に応じて、ポリオール成分以外にポリイソシアネートのイソシアネート基と反応し得る官能基を有する樹脂を重合したポリウレタンゴムであってもよい。
ここで、ポリオール成分は、高分子ポリオールと低分子ポリオールとが含まれる。高分子ポリオール成分は、数平均分子量が５００以上（好ましくは５００以上５０００以下）のポリオールである。高分子ポリオール成分としては、低分子ポリオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるポリエステルポリオール、低分子ポリオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール等の周知のポリオールが挙げられる。また、低分子ポリオール成分は、分子量（数平均分子量）５００未満のポリオールである。低分子ポリオール成分として、１，４－ブタンジオール以外に、鎖長延長剤及び架橋剤として周知なジオール（２官能）、トリオール（３官能）、又はテトラオール（４官能）等も挙げられる。低分子ポリオールは、鎖長延長剤、及び架橋剤として機能する材料である。
ポリイソシアネート成分としては、例えば、４，４－ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，６－トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、１，６－ ヘキサンジイソシアネート（ＨＤＩ）、１，５－ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）および３，３－ジメチルビフェニル－４，４－ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などが挙げられる。
また、接触部材９５については、後述するように、１００％モジュラス及び反発弾性の物性を満たすようにすることが必要であり、ポリウレタンゴムの組成成分であるポリオール成分及びポリイソシアネート成分の種類、モル比並びに硬化成熟条件を適宜選定して所望の特性を得るようにすればよい。

＜非接触部材＞
本例において、非接触部材９６は、接触部材９５を支持する機能を有していれば、特に限定されずに公知の如何なる材料をも用い得る。具体的には、非接触部材９６に用いられる材料としては、例えば、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、プロロプレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。これらの中で、ポリウレタンゴムがよい。ポリウレタンゴムとしては、エステル系ポリウレタン、エーテル系ポリウレタンが挙げられ、特にエステル系ポリウレタンが望ましい。

－清掃ブレードの特性－
＜１００％モジュラス（Ｍ１００）＞
本例において、清掃ブレード９１のうち、感光体３２の表面（高硬度表面層３２ｃ）に接触する部分の１００％モジュラスは、７Ｍｐａ以上に選定されている。
１００％モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ６２５１（２０１０年）に準拠して、ダンベル状３号形試験片を用い、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎで計測し、１００％歪み時の応力より求めた。なお、測定装置は、東洋精機（株）製、ストログラフＡＥエラストマを用いた。
＜反発弾性＞
本例において、清掃ブレード９１のうち、感光体３２の表面（高硬度表面層３２ｃ）に接触する部分の反発弾性は、３０％以下に選定されている。
反発弾性率は、ＪＩＳ Ｋ６２５５（１９９６年）に準じて、２３℃環境下にてリュプケ式反発弾性試験機を用いて求めた。

－清掃ブレードの使用条件－
＜清掃ブレードとの当接圧＞
本例において、清掃ブレード９１は、感光体３２に対して２～４（ｇｆ／ｍｍ：９．８０６６５g・ｍ／ｓ^２）の当接圧で接触している。
＜清掃ブレードの配設姿勢＞
本例において、清掃ブレード９１と感光体３２との接触部における角度Ｗ／Ａ（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ａｎｇｌｅ）は８°以上１４°以下の範囲であることが望ましい。
＜清掃ブレードの摩擦係数調整＞
清掃ブレード９１の摩擦係数を調整するには、例えば接触部材９５の硬度を調整し、高硬度側にシフトさせることで、摩擦係数を下げる方向に調整することができる。
また、別の手法としては、接触部材９５の材料表面を改質することで、摩擦係数を調整することが可能である。ここで、接触部材９５の表面改質方法としては、紫外線照射処理、あるいは、イソシアネート含浸処理が挙げられる。

－感光体の表面特性－
＜感光体の表面硬度特性＞
本例において、感光体３２は高硬度表面層３２ｃを有しているが、高硬度表面層３２ｃの具体例としては、以下のような硬度指標で表すことが可能である。
（１）ユニバーサル硬さ
本例における高硬度表面層３２ｃは、ユニバーサル硬さが１５０Ｎ／ｍｍ^２以上２２０Ｎ／ｍｍ^２以下であることが好ましく、１７０Ｎ／ｍｍ^２以上２００Ｎ／ｍｍ^２以下であることがより好ましく、１８０Ｎ／ｍｍ^２以上２００Ｎ／ｍｍ^２以下であることが更に好ましい。
また、本例における高硬度表面層３２ｃは、弾性変形率が４５％以上６５％以下であることが好ましく、４５％以上６０％以下であることがより好ましく、４５％以上５５％以下であることがさらに好ましい。
上記ユニバーサル硬さ及び弾性変形率の測定は、具体的には、圧子として対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用し、測定装置として連続的硬さを求められる微小硬さ測定装置フィッシャースコープＨ－１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いる。
ユニバーサル硬さＨＵと弾性変形率を完全に切り離してはとらえられないが、例えば、ＨＵが２２０Ｎ／ｍｍ^２を超え、弾性変形率が４４％未満であると、高硬度表面層３２ｃの弾性力が不足し、高硬度表面層３２ｃに深い傷が発生してしまう場合がある。また、ＨＵが２２０Ｎ／ｍｍ^２を超え、弾性変形率が６５％より大きい場合、弾性変形率は高くても弾性変形量が小さくなってしまい、同様に高硬度表面層３２ｃに深い傷が発生してしまう場合がある。また、ＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ^２未満であり、弾性変形率が６５％を超えた場合、塑性変形量も大きくなってしまい、清掃部材や接触式帯電ロールなどにより高硬度表面層３２ｃが削られ、傷が発生してしまう場合がある。
上記ユニバーサル硬さ及び弾性変形率は、特定の電荷輸送性材料、グアナミン化合物、及びメラミン化合物の種類及び含有量、最表面層形成時の乾燥温度及び乾燥時間、並びに最表面層の膜厚等を調整することにより制御される。
例えば、ユニバーサル硬さは、グアナミン化合物及びメラミン化合物の含有量を大きくすること、最表面層形成時の乾燥温度を高くすること、並びに乾燥時間を長くすること等で大きくできる傾向がある。また、弾性変形率は、グアナミン化合物及びメラミン化合物の含有量を大きくすること、並びに最表面層の膜厚を大きくすること等で大きくすることができる傾向がある。

（２）表面自由エネルギ
高硬度表面層３２ｃは、表面自由エネルギが１０ｍＮ／ｍ以上３０ｍＮ／ｍ以下であることを充足する。
高硬度表面層３２ｃが有する表面自由エネルギは、例えばシリコーン系化合物、フッ素系化合物、脂肪酸金属塩等の添加等により制御しうる。
ここで、表面自由エネルギについて説明する。
トナーを含むトナー母粒子又は外添剤等と、感光体との相互付着力に大きく影響する表面物性として濡れ性があり、感光体表面の濡れ性が低いほど、トナー像を転写した後の電子写真感光体表面に残存するトナーの除去（クリーニング）がし易いということができる。電子写真感光体表面の濡れ性すなわち付着力は、表面自由エネルギ（表面張力と同義）を指標として表すことができる。

（３）最表面層と下層との間の弾性変形率、ユニバーサル硬さ
本実施の形態では、高硬度表面層３２ｃの弾性変形率が４５％以上５５％以下、ユニバーサル硬さが１８５Ｎ／ｍｍ^２以上２１０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、高硬度表面層３２ｃと接する下層（電荷輸送層に相当）の弾性変形率が３５％以上４５％以下、ユニバーサル硬さが１８０Ｎ／ｍｍ^２以上２５０Ｎ／ｍｍ^２以下であることを充足する。
本例に係る感光体は、高硬度表面層３２ｃが下層から剥がれにくく、キャリア等により高硬度表面層３２ｃに異物痕が残ることが抑制され、高硬度表面層３２ｃが摩耗することも抑制される。詳しくは、高硬度表面層３２ｃの弾性変形率が４５％以上５５％以下、ユニバーサル硬さが１８５Ｎ／ｍｍ^２以上２１０Ｎ／ｍｍ^２以下であることにより高硬度表面層３２ｃはキャリア等の異物がぶつかっても元の状態に戻ることができ、また、高硬度表面層３２ｃと接する下層の弾性変形率が３５％以上４５％以下、ユニバーサル硬さが１８０Ｎ／ｍｍ^２以上２５０Ｎ／ｍｍ^２以下であることにより、高硬度表面層３２ｃに異物がぶつかり元の状態に戻る際、高硬度表面層３２ｃが下層から剥れることを防ぐ。よって、異物痕に強く、摩耗に強い感光体が得られる。この効果は、高硬度表面層３２ｃの弾性変形率と下層の弾性変形率との差が、１０％以下であることを満たすことにより顕著になる。

ここで、高硬度表面層３２ｃ及び下層の弾性変形率は、フィッシャースコープＨ－１００（フィッシャー・インストルメンツ社製）を用いて、２５℃／５０％ＲＨの条件下で行った。
高硬度表面層３２ｃの弾性変形率は、４５％以上５５％以下であり、４５％以上５３％以下であることが望ましく、４５％以上５１％以下であることがより望ましい。高硬度表面層３２ｃの弾性変形率が４５％未満であると、最表面層に異物がぶつかった時、元の形状に戻ることができない。また、５５％を超えると、元の形状に戻り易いが下層との弾性変形率の差が大きくなり高硬度表面層３２ｃが下層から剥れてしまう。
また、下層の弾性変形率は、３５％以上４５％以下であり、３５％以上４３％以下であることが望ましく、３５％以上４０％以下であることがより望ましい。高硬度表面層３２ｃの弾性変形率が３５％未満であると、最表面層との弾性変形率の差が大きくなり、下層と高硬度表面層３２ｃとの間で剥れが生じる。また、４５％を超えると、軟らかくなりすぎてしまう。

一方、高硬度表面層３２ｃのユニバーサル硬さは、１８５Ｎ／ｍｍ^２以上２１０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、１８５Ｎ／ｍｍ^２以上２００Ｎ／ｍｍ^２以下であることが望ましく、１８５Ｎ／ｍｍ^２以上１９０Ｎ／ｍｍ^２以下であることがより望ましい。高硬度表面層３２ｃのユニバーサル硬さが１８５Ｎ／ｍｍ^２未満であると、軟らかすぎて、キャリア等の異物で最表面層を傷つけてしまう。また、２１０Ｎ／ｍｍ^２を超えると硬すぎてキャリア等の異物痕が高硬度表面層３２ｃに残ってしまう。
また、下層のユニバーサル硬さは、１８０Ｎ／ｍｍ^２以上２５０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、１９０Ｎ／ｍｍ^２以上２５０Ｎ／ｍｍ^２以下であることが望ましく、２００Ｎ／ｍｍ^２以上２５０Ｎ／ｍｍ^２以下であることがより望ましい。高硬度表面層３２ｃのユニバーサル硬さが１８０Ｎ／ｍｍ^２未満であると、軟らかすぎて、キャリア等の異物で最表面層を傷つけてしまう。
更に、高硬度表面層３２ｃの弾性変形率と下層の弾性変形率との差は、１０％以下であることが望ましく、０％以上７％以下であることがより望ましく、０％以上５％以下であることが更に望ましい。高硬度表面層３２ｃの弾性変形率と下層の弾性変形率との差が１０％を超えると、高硬度表面層３２ｃに異物がぶつかり、元の形状に戻る時に高硬度表面層３２ｃが下層から剥れてしまう場合がある。

（４）摩耗レート
本例において、高硬度表面層３２ｃの摩耗レート（キロサイクル当たりの摩耗量）は、３．５ｎｍ／kcycle以下であればよい。
（５）材料による特定
本例において、高硬度表面層３２ｃは、グアナミン化合物及びメラミン化合物から選択される少なくとも１種と－ＯＨ、－ＯＣＨ_３、－ＮＨ_２、－ＳＨ、及び－ＣＯＯＨから選択される置換基の少なくとも１つを持つ電荷輸送性材料の少なくとも１種とを用いた架橋物を含んで構成され、前記グアナミン化合物及びメラミン化合物から選択される少なくとも１種が０．１質量％以上５質量％以下含有され、且つ前記電荷輸送性材料が９０質量％以上含有される。

＜感光体表面の摩擦係数調整＞
感光体３２の表面における摩擦係数を調整する場合には、高硬度表面層３２ｃに潤滑剤粒子を添加し、潤滑剤粒子の添加量を調整するようにすればよい。潤滑剤粒子としては、例えばフッ素系樹脂粒子が挙げられ、添加量を増加させることで低摩擦係数に調整することが可能である。

図５に示すように、以下の実施例１及び比較例１～３について、ブレードの使用条件、ブレードの挙動（ブレード振動）、品質・フィルミングなどを評価する。
◎実施例１
実施例１は、実施の形態１で用いられる清掃ブレードを用いたものであり、当該清掃ブレードは、高モジュラス（１００％モジュラスが７Ｍｐａ以上）／低反発弾性（反発弾性３０％以下）を具備し、清掃対象として高硬度表面層３２ｃを有する感光体３２（オーバコート感光体：図５では「オーバコート」と表記）を清掃する ものである。
◎比較例１
比較例１は、実施例１と同様な清掃ブレードを用い、清掃対象として高硬度表面層３２ｃを有しない有機感光体（図５中ＯＰＣと表記）を清掃するものである。
◎比較例２
比較例２は、比較的低硬度で高反発弾性の清掃ブレードを用い、清掃対象として高硬度表面層３２ｃを有しない有機感光体（ＯＰＣ）を清掃するものである。
比較例３は、比較例２と同様な清掃ブレードを用い、清掃対象として高硬度表面層３２ｃを有する感光体３２（オーバコート感光体）を清掃するものである。

先ず、比較例２については、清掃ブレードの振動が大きく、作像残粒子としての外添剤が清掃ブレードをすり抜ける可能性が高い。この点に補足すると、図６（ｂ）に示すように、清掃ブレード９１’は摩擦係数が高いため、清掃ブレード９１’の先端角部９７が感光体３２に押圧されると、当該先端角部９７は感光体３２の移動に対して摺動しながら、感光体３２の移動に追従して引き込まれる動作（スティック＆スリップ動作：stick＆slip）を繰り返す。このため、本例では、振幅大、周期小のブレード振動が発生する。このような状況において、清掃ブレード９１’には比較的高い当接圧が作用する清掃ブレード９１’のエッジを外添剤がすり抜ける。このとき、感光体３２の表面にはスクラッチ傷が発生し、感光体３２の表面凹部には外添剤が蓄積し、フィルミングに至る。また、清掃ブレード９１’の振動が大きいため、外添剤のすり抜けは過剰になり、感光体３２の表面凹部以外でも外添剤のフィルミングが発生する（図７（ｂ）参照）。更に、清掃ブレード９１’の振動により、摩耗による疲労破壊が大きくなるため、経時の清掃性を見越して清掃ブレード９１’の当接圧を高める必要があるが、摩擦力も高まり、初期的に清掃ブレード９１’の捲れが発生してしまい、限界がある。更には、感光体表面の凹部フィルミングを抑制するために、清掃ブレード９１’の当接圧を高める必要があるが、同様の理由で限界がある。従って、感光体３２、あるいは、感光体３２を含むカートリッジ等のロングライフ化をすることが困難である。

また、比較例３にあっては、オーバコート感光体を使用しているため、感光体表面のスクラッチ傷がなくなり、凹部フィルミングの発生が大きく抑制されるが、図６（ａ）に示すように、清掃ブレード９１’の振動は未だ多い（周期小）ため、外添剤のすり抜けが過剰となり、清掃しきれずに、全面フィルミングが発生する（図７（ｂ）参照）。比較例２と同様に、清掃ブレード９１’のエッジは振動により疲労破壊（摩耗）が大きくなるため、経時の清掃性を見越して清掃ブレード９１’の当接圧を高める必要があるが、摩擦力も高まり初期の清掃ブレード９１’の捲れが発生してしまう。従って、感光体３２、あるいは、感光体３２を含むカートリッジ等のロングライフ化をすることが困難である。

これに対し、実施例にあっては、ブレード物性を高モジュラスかつ低反発弾性にすることで、図６（ａ）に示すように、スティックスリップ振動を抑えることができ（振動の振幅や周期）、外添剤すり抜けを抑制できる。また、オーバコート感光体３２のため、感光体３２表面のスクラッチ傷が減少し、凹部フィルミングの発生が大きく抑制される。更に、清掃ブレード９１からの外添剤すり抜けも少ないため、全面フィルミングの発生も大きく抑制される（図７（ａ）参照）。
このように、清掃ブレード９１のエッジは振動が抑制されるため、疲労破壊（摩耗）も小さく、感光体３２表面の変化も無いことから、これらを組み合わせることで初めて清掃ブレード９１の当接圧を低めに設定することが可能となる。従って、感光体３２、カートリッジのロングライフ化を行うことが可能である。

しかしながら、比較例１にあっては、実施例１と同様な高モジュラスかつ低反発弾性の清掃ブレード９１と有機感光体との組み合わせであり、図６（ａ）に示すように、スティックスリップ振動を抑えることができ（振動の振幅や周期）、外添剤すり抜けを抑制できるが、清掃ブレード９１の捲れが発生しないように最低限の外添剤すり抜けは起きている。
従って、当接圧の掛かる清掃ブレード９１のエッジを外添剤がすり抜ける際に感光体表面はスクラッチ傷が発生し、凹部には外添剤が蓄積してフィルミングが発生する（図７（ａ）参照）。感光体表面の凹部フィルミングを抑制するために清掃ブレード９１の当接圧を高める必要があるが、比較例２と同様の理由で限界がある。従って、感光体、カートリッジのロングライフ化をすることが困難である。

－清掃ブレードの特性評価－
本実施例では、清掃ブレード９１は、高モジュラス／低反発弾性の特性（７Ｍｐａ以上／反発弾性３０％以下）を備えているが、この数値限定を裏付ける根拠データを示す。
今、１００％モジュラス、反発弾性の特性の異なる清掃ブレードを用意し、夫々の清掃ブレードを用いてフィルミングの発生の有無を目視確認したところ、図８に示す結果が得られた。
図８に示すように、
〔１００％モジュラス〕：５，６，７，８，９，１０（単位Ｍｐａ）
〔反発弾性〕：１０，１８，３０，４１，５３（単位％）
の組合せにおいて、フィルミングの発生の有無を確認したところ、１００％モジュラスが７，８，９，１０、反発弾性が１０，１８，３０の組合せにおいては、フィルミングの発生が大きく抑制された。
この結果によれば、清掃ブレード９１の特性として、１００％モジュラスが７Ｍｐａ以上、かつ、反発弾性が３０％以下の条件でフィルミングの発生が抑制されることが理解される。

－感光体表面の経時摩擦係数の測定－
本例では、感光体３２は所謂オーバコート感光体（高硬度表面層３２ｃを有する感光体）を使用しており、測定装置として、ヘイドン社のＨＥＩＤＯＮを用い、１０ｋｐｖ走行後の感光体表面の摩擦係数を測定した。
測定条件は以下の通りである。
・針材質 ダイヤモンド
・針先端Ｒ ０．１ｍｍＲ
・移動間隔 １０ｍｍ
・移動速度 ５ｍｍ／ｓｅｃ
・荷重 １５ｇ
・測定回数 １５回
・採用データ 平均
測定結果は、０．３～０．７／１０ｋｐｖ走行後であった。
従前の感光体表面の摩擦係数は０．１～０．２程度であったので、感光体にはフィルミングの発生が大きく抑制されることが確認された。

１…像保持手段，１ａ…高硬度表面層，２…清掃部品，３…清掃部材，４…接触部材，５…非接触部材，１０…潜像形成手段，１１…現像手段，１２…転写媒体，１３…転写手段，１４…清掃装置，ｗ…作像残粒子

Claims (14)

1. 高硬度表面層を有する像保持手段を清掃する清掃部品であって、
   前記像保持手段の表面に接触する板状の清掃部材を有し、
   前記清掃部材のうち前記像保持手段の表面に接触する部位の物性として、１００％モジュラスが７Ｍｐａ以上で、かつ、反発弾性が３０％以下であることを特徴とする清掃部品。
2. 請求項１に記載の清掃部品において、
   前記清掃部材は、前記像保持手段の表面に接触する部分を含む接触部材と、前記像保持手段の表面に接触しない部分を含む非接触部材とを有し、前記非接触部材の１００％モジュラスを接触部材よりも小さくすることを特徴とする清掃部品。
3. 請求項２に記載の清掃部品において、
   前記清掃部材は、前記接触部材と前記非接触部材とを１００％モジュラスの異なる同一材料で構成されていることを特徴とする清掃部品。
4. 請求項２に記載の清掃部品において、
   前記清掃部材は、前記接触部材と前記非接触部材とを１００％モジュラスの異なる別材料で構成されていることを特徴とする清掃部品。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の清掃部品において、
   前記清掃部材は、前記像保持手段の表面に対し２乃至４（ｇｆ／ｍｍ）の接触圧で接触することを特徴とする清掃部品。
6. 請求項１に記載の清掃部品において、
   前記清掃部材は、前記像保持手段の表面に接触する部位が少なくともポリウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのいずれかのゴム材料を用い、予め決められた摩擦係数０．１～１．５に調節されていることを特徴とする清掃部品。
7. 請求項６に記載の清掃部品において、
   前記清掃部材は、前記ゴム材料の硬度を調整することで摩擦係数を調節することを特徴とする清掃部品。
8. 請求項６に記載の清掃部品において、
   前記清掃部材は、前記ゴム材料の表面を改質することで摩擦係数を調節することを特徴とする清掃部品。
9. 請求項１に記載の清掃部品において、
   前記清掃部材は、前記像保持手段の表面に接触する部位が少なくともポリウレタンゴムを用いて構成され、前記１００％モジュラス及び前記反発弾性の物性を満たすように、前記ポリウレタンゴムの組成成分であるポリオール成分及びポリイソシアネート成分の種類、モル比並びに硬化成熟条件を選定して得られるものであることを特徴とする清掃部品。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の清掃部品を備えた清掃装置。
11. 請求項１０に記載の清掃装置と、高硬度表面層を有する像保持手段とを備え、画像形成装置筐体に対して着脱可能に装着されるプロセスカートリッジ。
12. 高硬度表面層を有する像保持手段と、
    前記像保持手段に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
    前記像保持手段に形成された前記静電潜像を作像粒子にて可視像化する現像手段と、
    前記像保持手段に形成された可視像を転写媒体に転写する転写手段と、
    前記像保持手段の作像残粒子を清掃する請求項１０に記載の清掃装置と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１２に記載の画像形成装置において、
    前記像保持手段は、１０ｋｐｖ走行後の摩擦係数が０．３乃至０．７であることを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１２に記載の画像形成装置において、
    前記像保持手段の高硬度表面層は、潤滑剤粒子の添加量を調整することで、その摩擦係数を調節することを特徴とする画像形成装置。

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