JP3541588B2 - クリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置並びにクリーニング装置の使用方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタ等の画像形成装置において、像担持体上に残存するトナーなどを除去するクリーニング装置に係り、特に、像担持体上のトナーなどを機械的に掻き取るブレードクリーニング方式が採用されたクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置並びにクリーニング装置の使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電子写真方式を利用した画像形成装置が広く普及している。
この電子写真方式の画像形成装置は、例えばドラム状に構成された像担持体を一様に帯電し、原稿に記録された画像に応じた光情報をその像担持体に照射することにより当該像担持体に静電潜像を形成し、その静電潜像を現像剤（トナー）で現像してその現像像を直接にもしくは転写ドラム等を介して用紙に転写することにより、プリント（コピー）画像を得る装置である。
この画像形成装置には、転写後に像担持体上に残存したトナーなどを除去する手段としてクリーニング装置が備えられており、このようなクリーニング装置としては、ブレードクリーニング方式、ファーブラシクリーニング方式など各種方式のものが知られているが、コスト、信頼性、スペースの点でブレードクリーニング方式が現在広く使用されている。
【０００３】
図１７は従来のブレードクリーニング方式の一例を模式的に示す説明図である。
同図において、従来のブレードクリーニング方式は、剛性板からなる支持材１２０に板状ゴム部材からなるブレード１１０の基端部を固定し、クリーナハウジング１３０に前記支持材１２０を固定すると共に、回転する像担持体１４０の表面１４１にブレード１１０の先端エッジ部１１１を押圧し、像担持体１４０の表面１４１に残存する現像剤（トナー）１４２などを掻き取るものである。
この種のクリーニング装置では、像担持体１４０の表面１４１に所定の圧力でブレード１１０が押圧されるように支持材１２０が位置決めされる。
【０００４】
また、像担持体の帯電方式として所謂接触帯電方式が知られている。
この種の接触帯電方式は、帯電部材を直接像担持体に接触・近接させ、交流または直流電圧を印加して像担持体を帯電させるものであり、より具体的には、例えば導電性の弾性ロールにバイアスが印加された帯電器を使用し、弾性ロールと像担持体とがそれぞれ回転して互いに正に接触しようとする部分に形成される、弾性ロールと像担持体表面との間の微小ギャップに生じるパッシェン曲線に従った放電を利用したものである。この放電は、ギャップ長が短い放電であり、弾性ロールと像担持体表面との間で直接行われる。
一方、コロトロン方式やスコロトロン方式は、ワイヤ電極に高電圧を印加してワイヤとシールドとの間で放電させ、ワイヤ近傍の空気中の気体を電離、イオン化し所定の極性のイオン化分子や電子が像担持体表面に移動することにより像担持体を帯電するものであり、ギャップ長が長い放電である。ギャップ長が短い放電はギャップ長が長い放電に比べイオンや電子の移動速度が速いといわれており、このため、接触帯電方式は、コロトロン方式やスコロトロン方式に比べ、像担持体表面にエネルギの大きいイオンや電子が衝突すると考えられている。
一般に、高分子は、イオンや電子が衝突すると表面の炭素原子の結合状態が変わり、活性化して表面エネルギが上昇することが知られており、像担持体として、ポリカーボネート等の高分子材料で形成された像担持体表面層を有する有機像担持体を使用して、接触帯電方式で帯電すると、像担持体表面層の表面エネルギは、コロトロン方式やスコロトロン方式に比べ上昇する。表面エネルギの上昇は空気中の分子が像担持体表面に吸着することを促したり、トナーやトナーの表面に添加されている非常に微細な外添剤が像担持体表面に付着する付着力の増加をもたらす。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように接触帯電方式の帯電器を使用した場合には、像担持体表面へのトナーや外添剤の付着力が増加して剥ぎ取りにくくなるため、上述したブレードクリーニング方式のクリーニング装置にとってストレスになり、コロトロン方式やスコロトロン方式等の帯電に比べ、クリーニング性が低下してしまい、画像形成装置では次のような技術的課題を引き起こしてしまう。
【０００６】
一般に、接触帯電方式の帯電器の第一の長所としては、オゾン発生量が極微量であることが挙げられる。確かに発明者が測定した結果でもスコロトロンなどのコロナ放電を利用した帯電器に比べ接触帯電器のオゾン発生量としては１／１００〜１／１０００である。
しかしながら、接触帯電器の表面と像担持体の表面との間で直接放電しているので、像担持体上の極近傍でオゾンやＮＯ_Xを微量ながら発生している。従って、ある意味では、スコロトロンなどの帯電器よりも、オゾンやＮＯ_Xによる像担持体ひいてはクリーニング装置への影響が大きく、例えば、画質上プロセス方向の白抜けや白筋が発生する等のクリーニング不良を引き起こす原因となる。
【０００７】
これは、以下の原因により生じているものと考えられる。
すなわち、接触帯電は直接像担持体と放電しているため、像担持体表面の劣化が激しく、トナー等の付着力の増加により異物がつきやすい状態になっている。このため、像担持体近傍で放電により発生したオゾンやＮＯ_Xが像担持体に付着しやすくなり、付着したオゾン等が吸湿し像担持体の表面の状態を変えてしまう。その結果、像担持体の摩擦係数が変化してしまい、従来のクリーニング設定では対応しきれなくなり、わずか数十枚プリントするだけでブレードエッジの先端部がめくれたり変形したりして、軽微であるが、クリーニング不良を起こしてしまう。
そして、オゾンやＮＯ_Xが像担持体上に付着したまま１サイクルが終わり再び帯電、露光等の工程に戻ることになる。従って、その部分は、帯電はできるが露光ができずに潜像がかけなくなり、画質上白抜け・白筋となる。さらに、それが激しくなれば、ブレードの先端の変形によりクリーニング装置の劣化が起き、トナーまでも清掃できなくなってしまう。
【０００８】
このような不具合は、特に、弾性ロールに印加するバイアスとして、交流バイアスに直流バイアスを重畳させた態様において顕著であることが確認された。
これは、弾性ロールに印加するバイアスとして、交流バイアスを使用することは、直流のみの帯電時より放電回数が多くなり、それだけ像担持体にストレスをかけることになり、トナー等の付着力の増加を促し、また、像担持体の表面状態が大きく変化することに起因するものと考えられる。
ここで、上記したトナー等の付着力が増加するという現象は、帯電回数に伴う像担持体表面に水滴を付着させたときの、その水滴の接触角の変化として観察され、図１８に示すように、常温常湿では帯電回数が増える程、水滴の接触角が鋭角化することから把握される。
一方、像担持体の表面状態が大きく変化するという現象は、図１９に示すように、帯電回数が増える程、像担持体表面とブレードとの間の摩擦係数が増大することから把握される。
【０００９】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、接触帯電方式を採用した画像形成プロセスであっても、高温高湿環境や低温低湿環境などの環境条件の相違に影響されることなく、クリーニング不良（白抜け・白筋の発生）を確実に回避できるようにした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ものである。
また、本発明は、接触帯電方式を採用した画像形成プロセスであっても、クリーニング不良を確実且つ容易に回避できるクリーニング装置の使用方法をも提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
先ず、本発明を案出するに至った過程を説明する。
本発明者は、接触帯電方式が採用された画像形成プロセスにおいて発生するクリーニング不良（白抜け・白筋の発生）を種々分析した結果、以下のような知見を得た。
すなわち、以下の実験システムを用い、高温高湿下、低温低湿下での連続ＲＵＮによる像担持体の静止トルクの推移を調べた。ここで、像担持体の静止トルクは、ブレード（図１８の支持構造）と像担持体との間の摩擦力に相当するものと考えられる。

【００１１】
図２０は上記実験システムにおいて高温高湿・低温低湿下での連続ＲＵＮによる像担持体の静止トルクの推移を示したものである。
この時のブレードのパラメータは、材料２３８７７８（北辰工業製）、自由長（Ｆ／Ｌ（Free Length））８．４ｍｍ、ＢＳＡ（Blade setting angle）１９゜、ブレード食い込み量０．９ｍｍである。
同図において、同じパラメータであっても、高温高湿環境だとプリントするにつれて静止トルクが高くなり、低温低湿環境だと静止トルクが低くなる。しかしながら、どちらも５０枚程度でトルクは安定し、以後１０００枚（図示外）まで実験したがほとんど変化しなかった。この動向は他のブレードのパラメータでも同様であることが確認された。
【００１２】
ここで、上述した静止トルクの測定方法を示す。
上記実験システムと同じものを用いて様々なパラメータの新品のクリーニングブレードを設定する。このとき像担持体にはブレード以外のものは触れないようにする。そして、静摩擦トルクをトルクゲージで、カイナータッチアップ（ブレードのめくれを防止し、より使用状態に近くするためにドラムにカイナーを塗布）により測定し、６回の平均をとり測定値とした。
【００１３】
また、上記実験システムのような接触帯電器を用いた場合には、像担持体は放電によってダメージを受け、表面状態が初期と全く違う状態になり、しかも、環境によっても大きく変わることが確認された。
【００１４】
次に、２００枚（ＪＩＳ規格Ａ３判）のショートＲＵＮによる白筋の発生有無と経時使用された像担持体（本例では５０枚以上使用した像担持体）の静止トルクとの関係を調べたところ、図２１（ａ）のような結果が得られた。
同図において、この実験のシステムの場合、環境やクリーニングブレードの材質やパラメーターに関わらず、静止トルクが１０〜１２ｋｇｆ・ｃｍにあるクリーニング装置は白筋未発生で、その値より大きくても、小さくても白筋が発生することが確認された。
ここで、静止トルク（摩擦力）とクリーニング性との関係について考察してみると、ブレードは像担持体との摩擦力によってエッジが変形し、ブルドーザのようにしてトナーを押しのけていく、と考えられる。別の表現をすれば、ブレードは像担持体に食いつきながらトナーを押し出していく。
従って、静止トルク（摩擦力）が高ければ、ブレードが像担持体に引っ張られてブレードエッジ欠けになったり、めくれたりすることから、クリーニング不良につながり、逆に、静止トルク（摩擦力）が低ければ、ブレードエッジと像担持体表面との密着性が確保できなくなり、クリーニング不良につながると考えられる。
つまり、正常な状態にあるブレードはある適切な静止トルク（摩擦力）をもって像担持体に接していると考えられる。
すなわち、どのような環境下であっても、静止トルクをある適切な値に制御することで、ブレードのクリーニング性が確保されることが理解される。
【００１５】
また、図２１（ｂ）は他の種類の違う像担持体で同様のテストをした結果である。この場合も、静止トルクの適切な値の許容範囲（本例では８〜１２ｋｇｆ・ｃｍ）は違うが、トルクが大きすぎるとエッジ欠けを発生し、小さいとクリーニング不良が発生する。従って、像担持体の種類の如何に関わらず、クリーニング性は静止トルクとの相関があることが推察される。
【００１６】
このように、従来のブレード構成であっても、静止トルクをある適切な値に制御することでブレードのクリーニング性は確保されるという事実が判明した。
【００１７】
更に、本発明者は、従来のブレード構成に対し、高温高湿環境、あるいは、低温低湿環境の両方の環境を同時に満足するクリーニングパラメータが得られるか否かを検討したところ、以下のような結果が判明した。
すなわち、従来のブレード構成を備えたクリーニング装置では、高温高湿と低温低湿の環境条件で同一クリーニングパラメータにもかかわらず、高温高湿環境では静止トルクが大きくなりすぎ、低温低湿環境では小さくなりすぎる。そのため、環境差が約５０％もあり、高温高湿用に静止トルクを設定すると、低温低湿でクリーニング不良が発生し、低温低湿用に静止トルクを設定すると高温高湿でエッジ欠けが発生してしまい、両方の環境を同時に満足するクリーニングパラメータは得られないことが判明した。
【００１８】
本発明は、以上の知見に基づいて為されたものであって、図１に示すように、像担持体１に当接して前記像担持体１をクリーニングするクリーニングブレード２と、前記クリーニングブレード２の前記像担持体１回転方向上流側面にて固定され前記クリーニングブレード２の基端側を支持する支持体３と、支持体３と独立して前記クリーニングブレード２の前記像担持体１回転方向下流側面に固定されると共に、少なくとも支持体３と対向する重複部分を有し、さらに像担持体１側の先端部がクリーニングブレード２のうち支持体３との非固定部分の中間に位置してクリーニングブレード２を補強する剛性補強部材４とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
このような技術的手段において、上述したクリーニング装置は像担持体１上の残留トナーなどを除去する必要性のある画像形成装置であればどのようなタイプの画像形成装置に適用しても差し支えないが、オゾンやＮＯ_Xなどの付着物をも確実に除去し得るという観点からすれば、像担持体１に当接又は近接させ、少なくとも直流からなる電圧を印加する帯電部材が用いられた画像形成装置に対して使用することが有効である。
【００２０】
また、像担持体１はその表面が感光体、誘電体など静電潜像、現像を担持し得るものであればいずれの形式でもよく、その形状についてもドラム状、ベルト状を問わない。
【００２１】
更に、クリーニングブレード２は、像担持体１表面に付着したトナー等を除去するよう弾性変形するものであれば、ゴム製その他の材質も含む。
更にまた、支持体３は、クリーニングブレード２を支持できるものであれば、材料及び、形状は問わない。
【００２２】
また、剛性補強部材４は、クリーニングブレード２の剛性を補強するためのものであり、剛性を保てるものであればＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ステンレスのほかその他の材料も含まれる。また、クリーニングブレード２の剛性を均一に保つ観点から、クリーニングブレード２の長手方向全長に渡り固定する方が望ましく、剛性補強部材４の支持体３と重複する部分は、支持体３のクリーニングブレード２の固着面全域に対向して重複する場合、前記固着面の一部で重複する場合のいずれも含まれ、また、支持体３とは独立してクリーニングブレード２にのみ固定されるものである。ここで、固定方法としては、接着剤を用いる方法、両面テープを用いる方法、ホットメルト法など適宜選定して差し支えないが、接着力の強い方が好ましい。
【００２３】
更にまた、剛性補強部材４の突き出し量については、クリーニングブレード２の像担持体１の回転方向上流側の自由長を元Ｆ／Ｌ、クリーニングブレード２の像担持体１の回転方向下流側の自由長をＦ／Ｌとした場合、０．１＜（Ｆ／Ｌ）／（元Ｆ／Ｌ）＜１．０であればよいが、０．４≦（Ｆ／Ｌ）／（元Ｆ／Ｌ）≦０．８にすることが望ましい。
【００２４】
また、図２０によれば、像担持体１の静止トルクは、高温高湿環境、あるいは、低温低湿環境において、経時使用された像担持体（少なくとも初期使用済みの像担持体）１に対して一定であることが理解される。
一方、図２１（ａ）（ｂ）によれば、経時使用された像担持体１の静止トルクが所定範囲内にあるとき、ブレードのクリーニング性が確保されることが理解される。
このことに着目すれば、クリーニング装置を使用する際には、少なくとも初期使用済みの像担持体１に対してクリーニングブレード２を弾接させた状態で、前記像担持体１のトルクを予め決められた所定範囲に設定するようにすればよい。

【００２５】
次に、上述した技術的手段の作用について説明する。
図１に示すように、ブレード２の基端部は支持体３に固定されると共に、ブレード２の支持体３固定部の反対側面には、少なくとも支持体３に対向する重複部分を有し、ブレード２の支持体３との非固定部分の中間位置まで延びる剛性補強部材４が固定されている。
ここで、剛性補強部材４は、ブレード２が支点Ａを支点として実線で示すように弾性変形する際に、ブレード２の弾性変形を阻止する働きをする。
このとき、ブレード２と像担持体１との密着性を得るための力（ニップ圧）Ｎは、主としてＢを支点とした自由長Ｌ2に依存し、一方、像担持体１が矢印ａ方向に移動するときの摩擦力（以下トルクという）Ｆは、主としてＡを支点とした自由長Ｌ1に依存する。
このため、ニップ圧ＮとトルクＦとは別々に制御されることになり、ニップ圧Ｎを大きくしても直ちにトルクＦが大きくなることはなく、トルクＦが許容範囲から外れ難い。
【００２６】
これに対し、図２は従来のクリーニングブレードの支持構造を示すものである。
同図において、ニップ圧ＮとトルクＦとの両方は、ブレード２の支点Ａからの自由長Ｌ1に依存して制御される。
従って、ニップ圧ＮとトルクＦとは常に同調する関係になり、高温高湿環境下において、ニップ圧Ｎが大きくなると、必然的にトルクＦが大きくなってしまい、トルクＦが許容範囲から外れ易い。
なお、図１、図２において、符号θは像担持体１に対するブレード２の設定角度（ＢＳＡ：Blade setting angle）、αは像担持体１に対するブレード２の当接角度、ｄは像担持体１に対するブレード２の干渉量（ブレード食い込み量）を示す。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３はこの発明が適用されたカラー画像形成装置の実施の形態１を示すもので、特に中間転写体を用いた態様のカラー画像形成装置を示す。
同図において、符号２１は矢線Ａ方向へ回転する感光ドラム（像担持体）であり、２２は感光ドラム２１を予め帯電する接触帯電装置、２３は帯電された感光ドラム２１上にビームＢｍを照射することにより静電潜像を書き込むレーザ露光装置、２４〜２７は前記感光ドラム２１に対向する現像位置に離接自在な現像装置（２４はブラック用現像装置、２５はイエロ用現像装置、２６はマゼンタ用現像装置、２７はシアン用現像装置）である。なお、接触帯電の方式としては、直流電圧のみを印加する他、各種方式が含まれるが、本実施の形態では、直流電圧に交流電圧を重畳させる方式が採用される。
【００２８】
また、符号２８は感光ドラム２１表面に当接するように配設され、且つ、複数のロール（図示符号なし）に張架されて矢印Ｂ方向へ回動する中間転写べルトであり、本実施の形態では、例えば長尺状のベルト部材の両端部がシーム部（継ぎ目部）Ｃとして接合されたもので、アクリル、塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネイト、ポリイミド等の樹脂又は各種ゴムにカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させ、例えば厚さ０．１ｍｍに形成されており、その体積抵抗率は１０⁶〜１０¹⁴Ω・ｃｍに調整されている。
尚、中間転写べルト２８としてシーム部Ｃのない態様のものでもよいことは勿論である。
【００２９】
更に、符号２９は感光ドラム２１上の各色トナー像３８を中間転写べルト２８に一次転写させるための例えば導電又は半導電性ロールからなる一次転写装置、３０は感光ドラム２１上の残留するトナー、オゾン、ＮＯ_X付着物を除去するドラムクリーナ（クリーニング装置）、３１は最終的に感光ドラム上の電位を光照射により略０にするイレーズランプである。
【００３０】
ドラムクリーナ３０内のクリーニングユニット３１０は、図４に示すように、断面Ｌ字状の支持材３０２に弾性ゴム板状のクリーニングブレード３０１を感光ドラム２１回転方向ａ下流側に感光ドラム２１と当接するように固定し、さらに、クリーニングブレード３０１には、これを補強する剛性補強板３０３を固定したものである。
【００３１】
上記支持材３０２は、クリーニングブレード３０１の感光ドラム２１の回転方向ａ下流側に固定され、クリーニングブレードの３０１の基端側を支持する。
一方、剛性補強板３０３は、図４に示すように、感光ドラム２１の回転方向ａ下流側面に支持材３０２とは独立に固定され、支持材３０２に対向して重複する範囲を有する。また、感光ドラム２１と当接側の端部は同側のクリーニングブレード３０１の端部と支持材３０２の端部との中間に位置し、一方、感光ドラム２１と離反側の端部は同側のクリーニングブレード３０１の先端部と一致する。また、その厚みは、０．３ｍｍ以上である程度の剛性を確保できればよいが、厚い方が好ましい。また、その突き出し量は、クリーニングブレード３０１の感光ドラム２１の回転方向上流側の自由長を元Ｆ／Ｌ、クリーニングブレード３０１の回転方向下流側の自由長をＦ／Ｌとすれば、０．１＜（Ｆ／Ｌ）／（元Ｆ／Ｌ）＜１の関係の範囲であり、好ましくは０．４〜０．８程度である。さらに、その材料としては、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ステンレス、鉄等が使用され、ある程度の剛性をもつものであれば、その他材料も含まれる。
また、クリーニングブレード３０１は、感光ドラム２１の静止トルクをクリーニング不良（白抜け、白筋）の生じない適正範囲（本実施の形態では８〜１２ｋｇｆ・ｃｍ）となるように設定される。
【００３２】
更にまた、符号３２は中間転写ベルト２８上のトナー像を後述する記録材３４に二次転写する二次転写装置であり、二次転写時に中間転写ベルト２８に接触して回転する転写ロール３２１と、中間転写べルト２８の裏面側に配設されて前記転写ロール３２１の対向電極をなす導電性ロール３２２と、二次転写時に前記転写ロール３２１にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する二次転写電源（図示せず）と、前記転写ロール３２１に常時当接して付着トナーを剥離除去する例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード３２３とを備えている。
【００３３】
また、符号３３は記録材３４を所定のタイミングで二次転写部位に搬出するフィードロールであり、３５はフィードロール３３により搬出された記録材３４を二次転写部位へ搬送案内する搬送ガイドロール、３６は所定サイズの記録材３４を供給する記録材供給トレイ、３７は中間転写べルト上に残留する残留トナーを剥離、除去するためのべルトクリーナである。
特に、本実施の形態において、ベルトクリーナ３７は、ドラムクリーナ３０と同様に、中間転写ベルト２８に圧接配置されるクリーニングブレード３７１を有しているが、このクリーニングブレード３７１の材料やサイズ、食い込み量は、ドラムクリーナ３０のそれらと違うもの、中間転写ベルト２８上の残留トナーを剥離、除去する上で、最適なものに設定されている。
【００３４】
本実施の形態において、ベルトクリーナ３７は中間転写ベルト２８と接離自在に配設されており、カラー画像が形成される場合には最終色のトナー像が中間転写ベルト２８に一次転写される迄、これら部材は中間転写ベルト２８から離間している。さらに、ベルトクリーナー３７はそれらが配設された位置を中間転写ベルト２８の継ぎ目部Ｃが通過する時は離間している。
【００３５】
次に、本実施の形態に係るカラー画像形成装置の画像形成プロセスについて説明する。
感光ドラム２１の矢線Ａ方向への回転に伴い、その表面には周知の電子写真プロセスによって画情報に応じた静電潜像が形成される。すなわち、感光ドラム２１は接触帯電装置２２によって所定の暗電位まで帯電された後、レーザ露光装置２３から発せられたビームＢｍによって画像信号に応じた露光がなされる。
そして、感光ドラム２１に形成された静電潜像はいずれか一つの現像装置２４〜２７のいずれかで現像されてトナー像３８が形成される。従って、感光ドラム２１に書き込まれた静電潜像がイエロの画情報に対応したものであれば、この静電潜像はイエロ（Ｙ）のトナーを内包する現像装置２５で現像され、感光ドラム２１上にはイエロのトナー像が形成される。
【００３６】
そして、前記感光ドラム２１に形成されたトナー像３８は、感光ドラム２１と前記中間転写ベルト２８とが接する一次転写位置で、中間転写ベルト２８の裏面側に配設された一次転写装置２９にトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧を印加することにより、感光ドラム２１から中間転写ベルト２８の表面に静電吸引転写される。
一方、一次転写後の感光ドラム２１上の残留トナー、及び接触帯電装置２２によって生成された感光ドラム２１上のオゾンまたはＮＯ_X付着物はドラムクリーナ３０によって除去される。
このとき、クリーニングブレード３０１を適切なトルク値（８〜１２ｋｇｆ・ｃｍ）に設定することにより、オゾンやＮＯ_Xによる感光ドラム２１の画質上プロセス方向の白抜けや白筋が発生する等のクリーニング不良が改善される。
さらに、前述した剛性補強板３０３を用いることにより、後述する実施例１，２に示されるように、高温高湿から低温低湿へ環境変動させた場合でも、トルクの変動幅が少なくなり、適切なトルク値の範囲に収まり、充分なクリーニング性能が発揮される。
その後、イレーズランプ３１の光照射によって感光ドラム２１の表面電位は±０Ｖとなり、次の帯電工程に備える。
【００３７】
単色画像を形成する場合には中間転写ベルト２８に一次転写されたトナー像３８を直ちに記録材３４に二次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光ドラム２１上でのトナー像の形成並びにこのトナー像の一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。例えば４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合には、感光ドラム２１上にはその一回転毎にブラック（ＢＫ）、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）のトナー像３８が形成され、これらトナー像３８は順次中間転写ベルト２８に一次転写される。一方、中間転写ベルト２８は最初に一次転写されたブラックのトナー像３８を保持したまま感光ドラム２１と同一周期で回動し、中間転写ベルト２８上にはその一回転毎にイエロ、マゼンタ及びシアンのトナー像３８がブラックのトナー像３８に重ねて転写される。
【００３８】
このようにして中間転写ベルト２８に一次転写されたトナー像３８は、中間転写ベルト２８の回動に伴って記録材３４の搬送経路に面した二次転写位置へと搬送される。
前記二次転写位置では二次転写装置３２の転写ロール３２１が中間転写ベルト２８に接しており、フィードロール３３によって所定のタイミングで記録材供給トレイ３６から搬出された記録材３４は転写ロール３２１と中間転写ベルト２８との間に挟み込まれる。また、二次転写位置における中間転写ベルト２８の裏面側には前記転写ロール３２１の対向電極をなす導電性ロール３２２が配設されており、前記転写ロール３２１にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加すると、中間転写ベルト２８に担持されたトナー像３８は前記二次転写位置において記録材３４に静電吸引転写される。
【００３９】
そして、トナー像３８が転写された記録材３４は、図示外の定着装置に送り込まれてトナー像の定着処理がなされる。一方、トナー像の二次転写が終了した中間転写ベルト２８上の残留トナーはベルトクリーナ３７によって除去される。
【００４０】
◎実施の形態２
本実施の形態に係わるドラムクリーナ（クリーニング装置）３０は、図５に示すように、実施の形態１と略同様の構成であり、感光ドラム２１と当接側の端部は同側のクリーニングブレード３０１の端部と支持材３０２の端部との中間に位置しているが、他方、実施の形態１と異なり、感光ドラム２１から離反側の剛性補強板３０３の端部は同側のクリーニングブレード３０１の端部を超えた位置にある。
【００４１】
◎実施の形態３
本実施の形態に係わるドラムクリーナ（クリーニング装置）３０は、図６に示すように、実施の形態１と同様の構成であり、感光ドラム２１と当接側の端部は同側のクリーニングブレード３０１の端部と支持材３０２の端部との中間に位置しているが、他方、感光ドラム２１から離反側の剛性補強板３０３の端部は同側のクリーニングブレード３０１の端部に満たない位置にある。
【００４２】
◎実施の形態４
本実施の形態は、図７に示すように、支持材３０２の感光ドラム２１回転方向ａ下流側面にクリーニングブレード３０１が固定され、クリーニングブレード３０１の感光ドラム２１の回転方向ａ下流側面には、感光ドラム２１と離反側の端部から感光ドラム２１に当接側の支持材３０２端部と同側のクリーニングブレード３０１の端部との中間の位置まで凹部３０４が設けられており、これに嵌合するように剛性補強板３０３が固定されている。
【００４３】
以上の実施の形態２〜４についても、実施の形態１と同様に、環境差に対するトルク変動が少なく、良好なクリーニング性が保たれることが確認された。
【００４４】
◎比較の形態１
一方、図１７は、支持材１２０の感光ドラム１４０回転方向ａ下流側面にクリーニングブレード１１０を取り付けた場合である。
【００４５】
◎比較の形態２
また、図８は、支持材３０２の感光ドラム２１の回転方向上流側にクリーニングブレード３０１を固定した場合である（例えば、特公平１−３７７３８号公報参照）。
【００４６】
◎比較の形態３
また、図９は、前述した比較の形態１について、クリーニングブレード３０１の感光ドラム２１の回転方向ａ上流側面であって、感光ドラム２１に当接側の先端部に剛性補強板３０５を固定した場合である（例えば、特開平４−３２０２８９号公報参照）。
このクリーニングブレードによれば、ブレードの感光ドラム２１に対する先端エッジ部の押圧力の低下が防止され、ブレード両端部と中央部の押しつけ圧力（以下、ニップ圧という）の均一性を得ることができ、先端エッジ部の変形やこの変形に伴う“めくれ”の発生が防止できる。
【００４７】
◎比較の形態４
また、図１０は、実施の形態１と同様に、クリーニングブレード３０１の感光ドラム２１回転方向ａ下流側面に実施の形態の剛性補強板３０３と異なる剛性補強板３０６を設けた場合であるが、支持材３０２の感光ドラム２１に当接側の端部に剛性補強板３０６の同側の端部を一致させた場合である。
【００４８】
◎比較の形態５
また、図１１に示す比較の形態５は、支持材３０２として、断面Ｌ字状の支持材本体３０７と、この支持材本体３０７の感光ドラム２１回転方向ａ下流側の途中から分岐した断面Ｌ字状の分岐部３０８とを具備させ、この分岐部３０８と支持材本体３０７との間に断面コ字状のブレード保持凹部３０８ａを形成し、この断面コ字状のブレード保持凹部にクリーニングブレード３０１を嵌合固定させた際、クリーニングブレード３０１の感光ドラム２１の当接側の端部と支持材３０２本体部の同側の端部との中間に分岐部３０８の先端部を位置するようにしたものである（例えば、実開昭６２−９２７５号公報参照）。
【００４９】
◎比較の形態６
また、図１２は、支持材３０２の感光ドラム２１回転方向ａ下流側面にクリーニングブレード３０１を固定させた場合において、クリーニングブレード３０１の同側面の縦方向全長に凹部３０９を設け、その凹部３０９に嵌合するように剛性補強板３０５を固定したものである。
【００５０】
以上の各比較の形態１〜６については、環境差によるトルク変動が大きく、例えば、高温高湿環境下において、クリーニング性能が良好に保てるようにパラメータを設定したとしても、低温低湿環境下では、クリーニング性能が確保できないという事実が確認された。
【００５１】
◎実施例１
本実施例は、実施の形態１に係るクリーニング装置の性能を評価したものである。
評価方法としては、実施の形態１が具体化された実施例１と比較の形態１が具体化された比較例１とを用い、ブレードの食い込み量（図１，図２のｄ参照）と、２００枚ＲＵＮ後の感光ドラムの静止トルクとの関係を高温高湿環境下、低温低湿環境下で夫々調べ、環境差に伴う感光ドラムの静止トルクが適正トルク範囲内（本実施例では８〜１２ｋｇｆ・ｃｍ）に収まるか否かで、クリーニング性能の良否（白筋等の発生の有無）を評価した。
【００５２】
実施例１は、実施の形態１のクリーニング装置において、ブレード材質を２３８７０７（北辰工業製）、ブレードの厚さを２．０ｍｍ、ブレード設定角度α（ＢＳＡ）を２５゜、剛性補強板の材質をポリカーボネイト、剛性補強材の厚みを１ｍｍ、ブレードエッジから支持材までの距離（元Ｆ／Ｌ）を１０ｍｍ、ブレードエッジから剛性補強板までの距離（Ｆ／Ｌ）を６．５ｍｍ、剛性補強板とブレードとの接着法を接着剤とした。
また、比較例１は、比較の形態１において、ブレード材質を２３８７０７（北辰工業製）、ブレードの厚さを２．０ｍｍ、ブレード設定角度α（ＢＳＡ）を２５゜とし、ブレードエッジから支持材までの距離（元Ｆ／Ｌ）を１０ｍｍとした。
尚、性能評価を行う際に用いられる画像形成装置の使用条件を以下に記す。

【００５３】
評価結果を図１３に示す。
同図の実線で示されるように、本実施例１のクリーニング装置の場合は、環境差が１０％程度になり、例えばブレードの食い込み量を１．２ｍｍ程度に設定すれば、適正トルクの許容幅（８〜１２ｋｇｆ・ｃｍ）の範囲内に収まり、高温高湿・低温低湿のいずれの条件でも、良好なクリーニング性が確保されることが確認される。
一方、同図の点線で示されるように、比較例１のクリーニング装置の場合は、全く同じパラメータにも関わらず５ｋｇｆ・ｃｍ程度の環境差が生じる。このとき、環境差が適正トルクの許容幅（８〜１２ｋｇｆ・ｃｍ）を超えてしまい、高温高湿・低温低湿のいずれかでクリーニング性を確保できなくなってしまう。
【００５４】
◎実施例２
本実施例は、実施の形態１に係るクリーニング装置につき最適化したものの性能を評価したものである。
評価方法としては、実施の形態１が具体化され且つ最適化された実施例２と、比較の形態１が具体化された比較例１、あるいは、比較の形態２が具体化された比較例２とを用い、ブレードの食い込み量（図１，図２のｄ参照）と、２００枚ＲＵＮ後の感光ドラムの静止トルクとの関係を高温高湿環境下、低温低湿環境下で夫々調べ、環境差に伴う感光ドラムの静止トルクが適正トルク範囲内（本実施例では１０〜１２ｋｇｆ・ｃｍ）に収まるか否かで、クリーニング性能の良否（白筋等の発生の有無）を評価した。
実施例２は、実施の形態１に係るクリーニング装置の最適化を図るために直交試験を行い、その結果に基づいて各パラメータを設定したものである。
ここで、直交試験とは、設計する際の設計因子を最適化する試験であり、かつ、設計因子を適宜組み合わせることにより実験回数を省略するものである。
設計因子を以下の表１に示す。
【００５５】
【表１】

【００５６】
同表において、因子Ａ〜Ｇについて夫々の水準１から水準３の条件は、１８回の実験のうち６回づつ組込まれるようにし、この１８回の実験に対して、因子Ｈ〜Ｊに示す調合誤差である環境（２水準）、信号因子であるＦ／Ｌ（３水準）、制御因子である感材（感光体材料，３水準）について実験を行い、さらに、以上の条件について６回繰り返し試験を行った。即ち、１８×２×３×３×６回の実験回数により最適化の条件を求めた。
直交試験の結果を図１４に示す。
同図において、黒塗りの●は、調合誤差（今回は環境変化、即ち高温高湿と低温低湿）に対する離散を意味し、ＳＮ比が大きいほど離散が小さく良好な結果を意味し、実施の形態１の最適化を図る条件となる。
接着方法は両面テープ、エポキシ接着剤、ホットメルト（図示外）を試したが、好ましくは接着力の強い接着剤、ホットメルトが望ましい。
元Ｆ／Ｌは８ｍｍ、１２ｍｍに対してＳＮ比の大きい１０ｍｍであることが望ましい。
ＢＳＡについては、角度が小さい方がやや望ましい傾向が見られるが、ほとんど横這いの状態であった。
剛性補強板の材料はポリカーボネイト、ＳＵＳと比較してＡＢＳ（アクリロニトリルスチレン）を使用した場合が最も良好な結果を示した。
剛性補強板の厚みは、剛性を高めるという観点からすれば厚くなる方が望ましい。
ブレードの材質は、Ｐ（硬度７７゜）、Ｑ（硬度７０゜）と比較してＲ（硬度７２゜）が最もよい結果を示した。
食い込み量は、いずれの条件に対しても有意な差は認められなかった。
また、感光ドラムの感光体（Ａ，Ｂ，Ｃ）の種類によっても、環境変動に対する離散の度合いが異なることが判明した。
なお、同図において、白抜きの○は、Ｆ／Ｌに対するトルクの感度、即ち、Ｆ／Ｌを変化させたときのトルクの変化のしやすさを示す指標であり、クリーニングブレードの使用目的に応じて適宜選択される。
このような直交試験の結果に基づいて、実施例２のクリーニング装置としては、ブレード材質をＲ（硬度７２゜）、ブレードの厚さを２．０ｍｍ、ブレード設定角度α（ＢＳＡ）を２５゜、剛性補強板の材質をＡＢＳ（アクリロニトリルスチレン）、剛性補強材の厚みを１．２ｍｍ、ブレードエッジから支持材までの距離（元Ｆ／Ｌ）を１０ｍｍ、ブレードエッジから剛性補強板までの距離（Ｆ／Ｌ）を７．５ｍｍ、剛性補強板とブレードとの接着法をエポキシ接着剤とした。
また、比較例１は実施例１で説明したものと同様であり、比較例２は、比較の形態２において、ブレード材質をＲ（硬度７２゜）、ブレードの厚さを２．０ｍｍ、ブレード設定角度α（ＢＳＡ）を２５゜とし、ブレードエッジから支持材までの距離（Ｆ／Ｌ）を７．５ｍｍとした。
尚、性能評価を行う際に用いられる画像形成装置の使用条件は実施例１と同様である。
【００５７】
評価結果を図１５，図１６に示す。
図１５は最適化された実施例２と比較例１とに対する評価結果を示す。
同図において、実施例２に係るクリーニング装置によると、高温高湿・低温低湿の環境依存によるトルク変動がほとんど現れない。
即ち、環境差によるクリーニング性能が変化しないことを示し、比較例１のみならず、実施例１に係るクリーニング装置と比較しても、環境変化に対して、著しい改善がなされていることが理解される。
具体的には、例えばブレードの食い込み量を０．４〜１．３ｍｍ程度に設定すれば、適正トルクの許容幅（８〜１２ｋｇｆ・ｃｍ）の範囲内に収まり、高温高湿・低温低湿のいずれの条件でも、良好なクリーニング性が確保されることが確認され、その分、実施例１に比べて、ブレードの食い込み量の設定をよりラフに行うことが可能である。
また、最適化されていない実施例１の場合でも、クリーニング装置は、高温高湿・低温低湿などの環境下で、実際に数万枚のプリントテストを行ってもクリーニング装置による不具合は発生しないことが確認された。
【００５８】
図１６は、実施例２と比較例２との評価結果を示す。
同図によれば、比較例２は、比較例１（図１５参照）に比べて環境変化に対してトルク変動が小さくなるものの、実施例２と比較してその変動ははるかに大きい。即ち、実施例２は、比較例２と比較しても、環境差によるクリーニング性能を良好に保つ上で、顕著な効果を有することが確認される。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クリーニングブレードの支持構造を工夫することにより、剛性を保ちつつも、柔軟性を兼ね備えたブレードとすることができるため、高温高湿環境下での像担持体の静止トルク（ブレードの摩擦力）の高トルク化を抑え、環境変動（高温高湿環境、低温低湿環境）によるトルク差を従来の半分以下に抑えることができる。
このため、環境変動による影響をほとんど受けることなく、像担持体のトルクを所定範囲に設定することが可能になり、その分、クリーニング性能の環境依存性を少なくし、クリーニング不良を確実に回避することができる。
特に、接触帯電方式の電子写真プロセスの構成に、本発明の構成のクリーニング装置を用いるようにすれば、オゾンまたはＮＯ_Xの付着物による画質上の白抜け・白筋及びクリーニングブレードの変形による劣化もないため、清掃能力を維持でき、安定した良好な画質を得ることができる。
【００６０】
また、クリーニング装置を使用するに当たって、初期使用済みの像担持体に対してクリーニングブレードを弾接させ、像担持体の静止トルクを予め決められた所定範囲に設定するようにすれば、接触帯電方式を採用した画像形成プロセスであっても、クリーニング不良を確実且つ容易に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるクリーニング装置を模式的に示す説明図である。
【図２】従来に係わるクリーニング装置を模式的に示す説明図である。
【図３】実施の形態１に係わるクリーニング装置が組込まれた画像形成装置を示す説明図である。
【図４】本実施の形態１のクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図５】実施の形態２に係わるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図６】実施の形態３に係わるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図７】実施の形態４に係わるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図８】比較の形態２に係わるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図９】比較の形態３に係わるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図１０】比較の形態４に係わるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図１１】比較の形態５に係わるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図１２】比較の形態６に係わるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図１３】実施例１及び比較例１についてのブレードの食い込み量と２００枚ＲＵＮ後の感光ドラムの静止トルクとの関係を示す説明図である。
【図１４】直交試験によるＳＮ比と感度を示す説明図である。
【図１５】実施例２及び比較例１についてのブレードの食い込み量と２００枚ＲＵＮ後の感光ドラムの静止トルクとの関係を示す説明図である。
【図１６】実施例２及び比較例２についてのブレードの食い込み量と２００枚ＲＵＮ後の感光ドラムの静止トルクとの関係を示す説明図である。
【図１７】従来例（比較の形態１）に係わるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図１８】水滴の接触角度と帯電回数の関係を示す説明図である。
【図１９】感光体表面とブレードとの間の摩擦係数と帯電回数の関係を示す説明図である。
【図２０】感光体のブレードに対する摩擦力の変化を示す説明図である。
【図２１】（ａ）（ｂ）は白筋発生の有無とトルクの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１…像担持体、２…クリーニングブレード、３…支持体、４…剛性補強部材、２１…感光ドラム、２２…接触帯電装置、２３…レーザ露光装置、２４〜２７…現像装置、２８…中間転写べルト、２９…一次転写装置、３０…ドラムクリーナ、３１…イレーズランプ、３２…二次転写装置、３３…フィードロール、３４…記録材、３５…搬送ガイドロール、３６…記録材供給トレイ、３７…べルトクリーナ、３８…トナー像、１１０…クリーニングブレード、１２０…支持材、１３０…クリーナハウジング、１４０…像担持体、１４１…像担持体表面、１４２…現像剤、３０１…クリーニングブレード、３０２…支持材、３０３…剛性補強板、３１０…クリーニングユニット

Claims (3)

1. 像担持体（１）に当接して前記像担持体（１）をクリーニングするクリーニングブレード（２）と、
   前記クリーニングブレード（２）の前記像担持体（１）回転方向上流側面にて固定され前記クリーニングブレード（２）の基端側を支持する支持体（３）と、支持体（３）と独立して前記クリーニングブレード（２）の前記像担持体（１）回転方向下流側面に固定されると共に、少なくとも支持体（３）と対向する重複部分を有し、さらに像担持体（１）側の先端部がクリーニングブレード（２）のうち支持体（３）との非固定部分の中間に位置してクリーニングブレード（２）を補強する剛性補強部材（４）とを備えたことを特徴とするクリーニング装置。
2. 像担持体（１）に当接して前記像担持体（１）をクリーニングする請求項１記載のクリーニング装置と、前記像担持体（１）に当接又は近接配置され、少なくとも直流からなる電圧を印加する帯電部材とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２記載のクリーニング装置を使用するに際し、
   少なくとも初期使用済みの像担持体（１）に対してクリーニングブレード（２）を弾接させた状態で、前記像担持体（１）のトルクを予め決められた所定範囲に設定することを特徴とするクリーニング装置の使用方法。

Images