JP4433692B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体表面の転写後の残存トナーを除去するクリーニングブレードを備えた画像形成装置、およびそのクリーニングブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式の複写機やプリンタあるいはファクシミリなどに用いられる画像形成装置では、感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写し、その際に残存した感光体表面の残存トナーを、ウレタンゴム等からなるクリーニングブレードで除去することが行なわれている。また、感光体上に形成されたトナー像を一旦中間転写体へ転写する場合においても、その際に残存した中間転写体表面の残存トナー等をクリーニングブレードで除去したり、あるいは転写ロールに付着したトナーをクリーニングブレードで除去することが行なわれている。
【０００３】
クリーニングブレードとしては導電層を付与していないものが一般的であるが、導電層を付与したクリーニングブレードも知られている。ここで、導電層を付与したクリーニングブレードに電圧を印加して静電的なクリーニング効果を高めた技術が提案されている。（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
導電性のクリーニングブレードとしては、電子伝導剤やイオン導電剤を混入したゴムを用いて実現することが可能である。また、ウレタンゴムに電子伝導剤であるカーボンブラックを分散した４〜６ＬｏｇΩの単層の導電性ブレードに帯電される電圧と逆極性の電圧を印加する技術が提案されている（特許文献５参照）。
【０００５】
しかしながら、電子伝導剤を混入する場合は、電子伝導剤がブレードエッジにも露出（顔出し）してしまい、エッジ欠けが発生し易くなる。その結果、早期にクリーニング不良が発生し易くなってしまうため、導電性のクリーニングブレードでは、静電的なクリーニング効果を高めるために必要な低抵抗化とエッジの強度化との両立が困難である。
【０００６】
また、ウレタンゴムにイオン導電剤を分散した技術が提案されている（特許文献６参照）。しかしながら、イオン導電剤の量を増やしていくと本来のクリーニングブレードに求められる物性との両立が難しくなったり、イオン導電剤の染み出しによる感光体汚染が発生し易くなってしまうため、イオン導電剤の量、つまり電気抵抗の下限値は必然的に定まってしまうこととなる。従って、低抵抗化とクリーニング性との両立は困難である。
【０００７】
導電層に給電する二層構成のクリーニングブレードとしては、下流側の層である導電層にバイアスを印加し、擦り抜けたトナーをクリーニングブレードに付着させない技術が提案されている（特許文献７参照）。この技術によれば、微量の擦り抜けトナーは、次にプリントアウトされる記録媒体上にはほとんど影響を及ぼさないが、クリーニングブレードの、擦り抜けた面に堆積したトナーが、感光体へ付着した時には影響を及ぼすため、クリーニングブレードに上記トナーを付着させないようにそのクリーニングブレードに給電される。しかしながら、長期にわたる使用でクリーニングブレードのエッジ磨耗が進行した時など、擦り抜けトナーが多量となった時には、次にプリントアウトされる記録媒体上に影響を及ぼしてしまうため、あまり効果はない。
【０００８】
また、クリーニングブレードの、感光体が当接する側が絶縁層で、その背面に電圧を印加するための導電層を設けた技術が提案されている（特許文献８参照）。しかしながら、単に導電層を設ければ良いものではなく、例えば、感光体と当接する側の面を第一層、感光体と当接しない側の面を第二層とした時に、第一層の層厚が厚いと導電層である第二層に給電しても、トナーのクリーニング性に関して十分な効果が得られなかったり（トナーに作用しない）、効果を発揮させるためには高電圧を印加したりする必要がある。つまり、クリーニングブレードを放電域で使用することとなり、放電生成物の生成などが問題となる。放電生成物を発生させずに効果を発揮させるためには、非放電域で使用することが求められ、そのためには低電圧化、即ち低抵抗化の方向が好ましい。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５７−６０３６３号公報
【特許文献２】
特開昭５７−６４２７９号公報
【特許文献３】
特開昭５８−７６８７５号公報
【特許文献４】
特開昭５８−７８１８２号公報
【特許文献５】
特開平１０−６９１９６号公報
【特許文献６】
特開２０００−３２７９１０号公報
【特許文献７】
特開平７−１８１８５２号公報
【特許文献８】
特開平７−２４８７１０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
画像形成装置に備えられたクリーニングブレードのクリーニング性を高めるためには、低電圧化およびそのクリーニングブレードのエッジの強度化の両立が好ましい。しかし、上述したように上記特許文献１〜特許文献８に提案された技術では、これら低電圧化およびエッジの強度化の両立は困難である。従って、記録媒体上に良好な画像を得ることは困難であるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、低電圧化およびエッジの強度化が図られてクリーニング性が高められたクリーニングブレードを備えた画像形成装置、およびそのクリーニングブレードを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、感光体を備え、その感光体上にトナー像を形成しそのトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することによりその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記感光体表面の転写後の残存トナーを除去するクリーニングブレードを備え、
そのクリーニングブレードが、
上記感光体と当接する側の面を形成する第一層と、その第一層よりもその感光体から離れた側の第二層とを有し、
上記第一層の厚さをｔ１（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ１（Ω・ｃｍ）、上記第二層の厚さをｔ２（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ２（Ω・ｃｍ）とした時、
ｒ１＞ｒ２
ｒ２≦１０6
ｔ１≦１５×｛ｌｏｇ（ｒ１）｝-1.5
を満たすことを特徴とする。
【００１３】
本発明の画像形成装置は、クリーニングブレードが上記第一層と上記第二層を有し、それら第一層，第二層の関係が上記の式を満たすものであるため、後述する実施形態に示すように、そのクリーニングブレードへの印加電圧が、例えば１ｋＶ以下で済む。従って、感光体表面とクリーニングブレードとの間で過剰な放電が抑えられ、両者へのダメージも少なくて済み、低電圧化およびエッジの強度化が図られてクリーニング性が高められたクリーニングブレードを備えた画像形成装置を提供することができる。
【００１４】
ここで、本発明の画像形成装置において、上記第一層は導電剤を付与しない非導電層であり、上記第二層は電子伝導剤を付与した導電層であることが好ましい。
【００１５】
このようにすると、本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードの強度を高めることができる。
【００１６】
また、本発明の画像形成装置において、上記第一層はイオン伝導剤を付与した導電層であり、上記第二層は電子伝導剤を付与した導電層であることも好ましい態様である。
【００１７】
第一層にイオン伝導剤を付与すると、クリーニングブレードのもろさによる不具合が低減されるとともに静電的なクリーニング効果も高まる。
【００１８】
さらに、上記クリーニングブレードにＤＣ電圧を印加する電圧印加手段を備えたものであることも好ましい。
【００１９】
また、上記感光体の走行サイクル数を検知する検知手段を備え、
上記電圧印加手段が、上記検知手段で検知された走行サイクル数が増大するに従って、上記クリーニングブレードに印加する電圧の絶対値を増加させるものであることも好ましい。ここで、感光体の走行サイクル数とは、感光体の使用量を指標する要素をいう。
【００２０】
長期にわたる使用でクリーニングブレードの磨耗が増大すると、クリーニング性が低下する。そこで、このようにすると、画像形成装置におけるクリーニング性を長期にわたり高く維持することができる。
【００２１】
さらに、上記クリーニングブレード及びクリーニング手段を用いる事により、
トナーの形状係数を、
形状係数
＝（トナー径の絶対最大長）2／（トナーの投影面積）×π／４×１００
で表わす時、その形状係数が１２０以下の球形トナーを用いてもクリーニング可能となる。
【００２２】
また、トナーの外添剤の内、少なくとも一種類が導電粉であってもよい。さらに、感光体周囲に導電粉供給部材を設け、クリーニングブレードと感光体の当接部に導電粉を供給するものであってもよい。
【００２３】
導電粉がクリーニングブレードのエッジに堆積していると、給電の効果がトナーに対してより働く。そこで、このようにすると、クリーニング性を一層高めることができる。
【００２４】
また、上記目的を達成する本発明のクリーニングブレードは、感光体上にトナー像を形成しそのトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することによりその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置における、その感光体表面の転写後の残存トナーを除去するクリーニングブレードにおいて、
感光体と当接する側の面を形成する第一層とその第一層よりもその感光体から離れた側の第二層とを有し、
上記第一層の厚さをｔ１（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ１（Ω・ｃｍ）、上記第二層の厚さをｔ２（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ２（Ω・ｃｍ）とした時、
ｒ１＞ｒ２
ｒ２≦１０6
ｔ１≦１５×｛ｌｏｇ（ｒ１）｝-1.5
を満たすことを特徴とする。
【００２５】
本発明のクリーニングブレードは、上記第一層と上記第二層を有し、それら第一層，第二層の関係が上記の式を満たすものであるため、後述する実施形態に示すように、そのクリーニングブレードへの印加電圧が、例えば１ｋＶ以下で済む。従って、感光体表面とクリーニングブレードとの間で過剰な放電が抑えられ、両者へのダメージも少なくて済み、低電圧化およびエッジの強度化が図られてクリーニング性を高めることができる。
【００２６】
ここで、本発明のクリーニングブレードにおいて、上記第一層は導電剤を付与しない非導電層であり、上記第二層は電子伝導剤を付与した導電層であることが好ましい。
【００２７】
このようにすると、本発明のクリーニングブレードの強度を高めることができる。
【００２８】
また、本発明のクリーニングブレードにおいて、上記第一層はイオン伝導剤を付与した導電層であり、上記第二層は電子伝導剤を付与した導電層であることも好ましい態様である。
【００２９】
このようにすると、クリーニングブレードのもろさによる不具合が低減されるとともに静電的なクリーニング効果が高まる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
【００３２】
尚、本実施形態の画像形成装置には、本発明のクリーニングブレードの一実施形態も備えられている。
【００３３】
図１に示す画像形成装置１は、中間転写体である中間転写ベルト１１を用いたタンデムカラー電子写真複写機である。この画像形成装置１には、この図１の左側から、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒色（Ｋ）の４色に対応する、矢印Ａ方向に回転する４つの感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋが一直線状に並べて配置されており、これら感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの周囲に帯電ロール２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋおよび帯電ロールクリーニング部材３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと、現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと、導電粉供給部材６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋと、クリーニングブレード７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ（本発明にいうクリーニングブレードの一例に相当）と、除電装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋとが配置されている。
【００３４】
また、画像形成装置１には、矢印Ｂ方向に駆動する中間転写ベルト１１と、駆動ロール１２と、張架ロール１３と、バックアップロール１４および電極ロール１５と、中間転写ベルト１１上の残存トナー等の付着物を除去するクリーニングブレード１６ａを有するベルトクリーナ１６と、発光素子および受光素子を有する検知センサ１７とが備えられている。ここで、中間転写ベルト１１の端部かつ非画像部には反射型の基準マーク１１ａが一枚貼られており、上記検知センサ１７が基準マーク１１ａを検知することによってすべてのプロセスのタイミングが規定される。
【００３５】
さらに、画像形成装置１には、二次転写ロール１８およびその二次転写ロール１８に付着したトナー等を除去するクリーニングブレード１９と、加熱ロール２１および加圧ロール２２を有する定着器２０と、記録媒体１００を収容するトレイ２３と、フィードロール２４とが備えられている。
【００３６】
このように構成された画像形成装置１では、矢線Ａ方向への回転に伴い感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面に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。即ち、プリント開始指示が行なわれると、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、帯電ロール２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋによって所定の暗電位にまで帯電され、さらに、それら感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに、図示しないレーザビームスキャナから発せられた各色信号に応じたレーザー光ＢｍＹ，ＢｍＭ，ＢｍＣ，ＢｍＫが照射されて潜像が形成される。感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに形成された潜像は、現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋで現像される。これにより、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋには、各色のトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫが形成される。
【００３７】
感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに形成されたトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫは、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと中間転写ベルト１１とが接する一次転写位置で中間転写ベルト１１の表面に転写される。この一次転写位置において、中間転写体１１の裏面側には、抵抗値が１０6〜１０8Ωに調整された発泡ウレタンゴム製の一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが配設されており、これら一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上のトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫは中間転写ベルト１１に静電転写される。例えば、４色のトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫを重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にはイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫがそれぞれ形成され、これらトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫが順次に中間転写ベルト１１に一次転写される。中間転写ベルト１１では、最初に一次転写されたイエローのトナー像ＴＹを保持したまま順次マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像ＴＭ，ＴＣ，ＴＫがイエローのトナー像ＴＹに重ねて転写される。前述したように、中間転写ベルト１１の端部かつ非画像部には反射型の基準マーク１１ａが一枚貼られており、この基準マーク１１ａを検知センサ１７で検知することによってすべてのプロセスのタイミングが規定される。このようにして中間転写ベルト１１に一次転写されたトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫは、中間転写ベルト１１の回動に伴って記録媒体１００の搬送経路に面した二次転写位置へと搬送される。上記二次転写位置では導電性の二次転写ロール１８が中間転写ベルト１１に接しており、フィードローラ２４によって所定のタイミングでトレイ２３から搬出された記録媒体１００は、この二次転写ロール１８と中間転写ベルト１１との間に挟み込まれる。二次転写位置における中間転写ベルト１１の裏面側には上記二次転写ロール１８の対向電極をなすバックアップロール１４が配設されており、二次転写ロール１８とバックアップロール１４間に、トナーを記録媒体１００に引き寄せる電圧が印加される。すると、中間転写ベルト１１に担持されて上述したようにして重ね合わされたトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫは上記二次転写位置において記録媒体１００に静電転写される。次いで、この重ね合わされてなるトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫを保持した記録媒体１００は定着器２０に送り込まれてトナー像の定着処理がなされる。トナー像の二次転写が終了した中間転写ベルト１１は、ベルトクリーナ１６のクリーニングブレード１６ａによって残留トナーが除去される。
【００３８】
上記バックアップロール１４は、絶縁性ロールを半導電性の薄層フィルムで被覆して形成されている。この薄層フィルムは厚さ１０ｕｍ〜２００ｕｍに形成され、その表面抵抗率が１０7〜１０11Ω／□（□：単位面積）に調整されている。更に、バックアップロール１４には中間転写ベルト１１との当接位置から円周方向へ２０〜４０ｍｍの距離をおいて電極ロール１５が当接しており、電極ロール１５にはトナーと同極性の電圧が適宜印加されるようになっている。
【００３９】
また、上記二次転写ロール１８は接地された導電性ロールであり、その表面電位を常に接地位置と等電位に保つため、その体積抵抗率は１０7Ω・ｃｍ以下の低抵抗であることが望ましい。この二次転写ロール１８の周面にはポリウレタンゴム製のクリーニングブレード１９が常時当接しており、二次転写ロール１８に付着したトナーを除去している。また、中間転写ベルト１１は、ポリイミド、ポリカーボネイト等の単層ベルトであり、例えば厚さ０．１ｍｍに形成されている。尚、本実施形態では、中間転写ベルトで説明したが、本発明の画像装置は、このような中間転写ベルト以外に、中間転写ドラムを用いても良いのは勿論である。また、本実施形態で用いたトナーは、乳化重合法により作成したものであって、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックのトナー粒子は、体積平均粒径、粒度分布がほぼ同じであり、コールターカウンター（コールター社製）で測定した体積平均粒径が３〜７ｕｍであることが好ましく、粒度分布指標（ＣＳＤ）は１．２３である。トナーの形状は形状係数で表わし、光学顕微鏡（ミクロフォトＦＸＡ；ニコン社製）で得た該トナーの拡大写真を、イメージアナライザーＬｕｚｅｘ３（ＮＩＲＥＣＯ社製）により画像解析を行なって次式により算出した値である。
【００４０】
形状係数
＝（トナー径の絶対最大長）2／（トナーの投影面積）×π／４×１００
トナー形状係数は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積の比で表わしており、真球の場合１００となり、形状が崩れるにつれて増加する。形状係数は、トナー粒子複数個に対して計算され、その平均値を代表値とする。本実施形態では、形状係数１２０以下の球形トナーが用いられる。また、該トナーに、平均粒径１０ｎｍ〜３００ｎｍの、シリカおよびチタニア等の無機微粒子、０．２ｕｍ〜３ｕｍの研磨剤、３ｕｍ〜１５ｕｍの潤滑剤を適宜量外添し、平均粒径３５ｕｍのフェライトビーズからなるキャリアと混合して現像剤とする。尚、トナーとしては、本製造法により作成したトナー以外にも懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化重合法、混練粉砕法等により形成されたものを使用しても良いのは勿論である。
【００４１】
次に、本発明にいうクリーニングブレードの一例であるクリーニングブレード７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋについて説明する。
【００４２】
図２は、図１に示すクリーニングブレードの構成およびそのクリーニングブレードにＤＣ電圧を印加する電圧印加手段を示す図、図３は、クリーニングブレードの第一層の厚さとその体積固有抵抗率の関係を示す図である。
【００４３】
先ず、クリーニングブレード７Ｙについて説明する。尚、図２には、代表してクリーニングブレード７Ｙの構成が示されているが、他のクリーニングブレード７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの構成も、このクリーニングブレード７Ｙの構成と同様である。
【００４４】
図２に示すクリーニングブレード７Ｙは、上述したように、感光体１Ｙの表面の転写後の残存トナーを除去するクリーニングブレードであって、このクリーニングブレード７Ｙには、感光体７Ｙと当接する側の面を形成する第一層７Ｙ＿１と、その第一層７Ｙ＿１よりも感光体１Ｙから離れた側の第二層７Ｙ＿２とを有する。
【００４５】
このクリーニングブレード７Ｙは、第一層７Ｙ＿１の厚さをｔ１（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ１（Ω・ｃｍ）、第二層７Ｙ＿２の厚さをｔ２（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ２（Ω・ｃｍ）とした時、
ｒ１＞ｒ２……式（１）
ｒ２≦１０6……式（２）
ｔ１≦１５×｛ｌｏｇ（ｒ１）｝-1.5……式（３）
を満たすものである。
【００４６】
ここで、式（３）については、図３を参照して説明する。図３の横軸は第一層の体積固有抵抗率（ｌｏｇ（ｒ１）（ｌｏｇΩ・ｃｍ）を示し、図３の縦軸は第一層の厚さｔ１（ｍｍ）を示す。式（３）は、この図３に示す△印のように、印加電圧が１ｋＶ以下でトナークリーニング性が満足するｔ１とｒ１の関係を示している。１ｋＶ以下であれば感光体１Ｙの表面とクリーニングブレード７Ｙ間で過剰な放電も抑えられ、両者へのダメージも少ないことから使用上問題はない。より好ましくは次式（４）である。
【００４７】
ｔ１≦２４×｛ｌｏｇ（ｒ１）｝-2.1……式（４）
式（４）は、図３に示す○印のように、印加電圧が５００Ｖ以下でトナークリーニング性が満足するｔ１とｒ１の関係を示す式である。この式（４）を満たせば非放電域で使用することができるため、より好ましい。尚、給電によりトナークリーニング性が向上するのは、式（３）や式（４）で示す関係における５００Ｖ、１ｋＶ以下が好ましいのであるが、これらを満たさなくとも高電圧を印加すればトナークリーニング性は良くなる。例えば、１〜２ｋＶで効果がある場合は次式（５）で表わされる。
【００４８】
ｔ１≦１９×｛ｌｏｇ（ｒ１）｝-1.4……式（５）
この式（５）で示す関係にある、図３に示す×印のような状態（１ｋＶよりも大）でも別途放電生成物除去手段を設ける等すればよい。但し、感光体１Ｙの絶縁破壊を考慮に入れると式（５）を外れる条件は好ましくない。
【００４９】
また、低電圧の観点から第二層７Ｙ＿２は可能な限り低抵抗が好ましく、低抵抗領域つまり１０6Ω・ｃｍ以下であれば良く、式（３）や式（４）の関係は満たされる。１０6Ω・ｃｍよりも大きくなると、ｔ１はより薄くしていかなければならず、設計の自由度が狭まり好ましくない。従って、第二層７Ｙ＿２の電気抵抗は式（２）の通りに規定するのが良い。
【００５０】
また、第一層７Ｙ＿１は導電剤を付与しない非導電層であり、第二層７Ｙ＿２は電子伝導剤を付与した導電層である。電子伝導剤としては、カーボンブラックの他に、金属（Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ａｇ等）、金属酸化物、グラファイト、導電性高分子等を用いることができる。
【００５１】
尚、第一層７Ｙ＿１がイオン伝導剤を付与した導電層であり、第二層７Ｙ＿２は同様に電子伝導剤を付与した導電層であってもよい。この場合、イオン伝導剤としてはナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等のアルカリ金属塩や４級アンモニウム塩、臭化物、亜硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩等を用いることができる。
【００５２】
クリーニングブレード７Ｙの製造にあたっては、非導電のクリーニングブレードに導電性のコートを施しても構わない。また、給電する金属の板バネに第一層を貼り付けてもよい。
【００５３】
また、図２に示す電圧印加手段７０は、クリーニングブレード７Ｙを構成する第一層７Ｙ＿１，第二層７Ｙ＿２の双方にＤＣ電圧を印加する。本実施形態では、感光体１Ｙの走行サイクルを検知する検知手段（図示せず）が設けられており、この電圧印加手段７０は、この検知手段で検知された走行サイクル数が増大するに従って、クリーニングブレード７Ｙに印加する電圧の絶対値を増加させるものである。尚、この電圧印加手段７０による電圧印加の制御方法としては、従来よりも感光体１Ｙへの当接圧を小さくし設定し、ブレードである第一層７Ｙ＿１および感光体１Ｙの磨耗ストレスを低減するために、初期からＤＣ電圧を印加する方法であってもよく、あるいは従来通りの当接圧でブレードが磨耗してクリーニング不良が起き始める頃から電圧を印加する方法であってもよい。どちらにしても長期にわたる使用でブレードの磨耗が増大するのに応じてクリーニング性も悪化するため、本実施形態のように、感光体１Ｙの走行サイクルを検知する検知手段を設け、感光体１Ｙの走行サイクル数に応じて印加電圧の絶対値を大きくするとよい。
【００５４】
また、導電粉がブレードエッジに堆積しているとより効果がある。これは、給電の効果がトナーに対してより働くためである。そこで、本実施形態では、前述したように、クリーニングブレード７Ｙと感光体１Ｙの当接部に導線粉を供給する導電粉供給部材６Ｙ（図１参照）が設けられている。尚、ここでは、導電粉供給部材６Ｙを感光体１Ｙの周囲に設けた例で説明したが、導電粉供給部材６Ｙは、トナーへ外添してもよい。
【００５５】
図４は、比較例としてのクリーニングブレードを示す図である。
【００５６】
図４に示すクリーニングブレード８０は、単層のクリーニングブレード（カーボンブラックからなる導電性のもの）である。このクリーニングブレード８０は、後述する実施例に示すように、感光体１Ｙの走行サイクル数が増すに従い、カーボンブラックの顔出しが多くなり、エッジ強度が低下する。従って、クリーニング不良が増加する。
【００５７】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００５８】
【実施例】
表１にクリーニングブレードの一覧を示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
カーボンブラックを分散させて体積固有抵抗値を１０6Ω・ｃｍに調整した導電性のクリーニングブレード（表１に示すタイプＡ）を用いて、従来のクリーニングブレードの実圧力設定よりも小さな設定、つまりクリーニング不良が発生する状態にした時に、導電層に電圧を印加しトナーのクリーニング性（正規極性の未転写ベタ）を確認したところ、＋ＤＣ、一ＤＣのどちらでもクリーニング性向上効果があった。どちらの極性でも絶対値が大きくなるに従いクリーニング性はより向上した。プラス側は＋５００Ｖで、マイナス側は−１．５ｋＶでクリーニング不良は無くなった。尚、トナークリーニング性は、低温低湿環境下における影響が大きいため、１０℃／１５％ＲＨで確認した。クリーニング性が向上したメカニズムとして、＋ＤＣの場合はブレード自体がトナーを静電吸着させており、ブレードエッジ先端に突入するトナー量を低減しており、−ＤＣの場合はトナーを静電気的に反発させており、ブレードエッジ先端にトナーを突入しにくくしていると推定される。尚、ブレードエッジ先端のトナーの挙動観察や、シミュレーションからも推定メカニズムを裏付ける結果を得た。しかしながら、タイプＡは、感光体走行サイクル数が増すに従いクリーニング不良が増した。ここで、クリーニングブレード先端を観察したところ、導電剤であるカーボンブラックが顔出ししている部分が多く見られ、その部分は欠けやすくなり長期にわたる使用でクリーニング不良になったと推定される。ＤＣ電圧を印加することにより、クリーニング性が向上する結果は得られたが、電源のコストや非放電域での使いこなしという観点で、出来るだけ低電圧で効果を発揮させることが好ましい。そのためには、低抵抗化とすべきであるが、タイプＡの様なカーボンブラックを分散させた電子伝導タイプは、カーボンブラック添加量が増すに従い低抵抗となるが、カーボンブラックの顔出しが多くなり、エッジ強度が低下する。従って、タイプＡは、低抵抗化とエッジ強度との両立が難しい。ここで、表１に示す様な各種タイプの導電性クリーニングブレードを用い、トナークリーニング性、カーボンブラックを分散させた場合のカーボンブラック顔出しに起因して発生するエッジ欠け等のエッジ強度、イオン導電剤を分散させた場合の感光体汚染を確認した。タイプＡ，Ｃはそれぞれ電子伝導、イオン伝導の単層であり、タイプＢ，Ｄは感光体と当接する側の面である第一層がそれぞれ非導電、イオン伝導であり、感光体と当接しない側の面である第二層は共に電子伝導である。イオン導電剤としては、アルカリ金属塩を用いた。クリーニングブレードの厚さは２ｍｍであり、二層ケースは第一層が０．５ｍｍ、第二層が１．５ｍｍとした。
【００６１】
また、非導電、電子伝導、イオン伝導各層の体積固有抵抗値は、それぞれ、１０13，１０5，１０8Ω・ｃｍに調整されている。ここで、イオン導電剤を分散した場合は、クリーニングブレードとしての特性を損なわないための固有体積抵抗下限は１０8Ω・ｃｍであり、これ以下は不可であった。
【００６２】
タイプＢ〜Ｄのクリーニングブレードを用いて、まずトナークリーニング性を確認した。タイプＡ同様、従来のクリーニングブレードの実圧力設定よりも小さな設定、つまりクリーニング不良が発生する状態にした時に、導電層に電圧を印加しトナーのクリーニング性（正規極性の未転写ベタ）を確認した。尚、トナークリーニング性は低温低湿環境下における影響が大きいため、１０℃／１５％ＲＨで確認した。低電圧で効果を発揮するという観点で、５００Ｖ以下で効果があれば○、５００Ｖ〜１ｋＶで効果があれば△、１ｋＶ以上で効果があれば×とした。結果は表１に示す通りであり、これによるとエッジ強度が問題であるタイプＡを除けば、第一層の材質で単層の場合よりも、二層構成で第二層に低抵抗層を設けた方が低抵抗化には効果があることがわかる。
【００６３】
ここで、イオン伝導剤を分散した場合は環境変動が大きく、低温低湿環境下では、表１の値よりも１桁程大きくなる。
【００６４】
次にエッジ強度としてエッジを顕微鏡にて観察した。非導電、イオン導電のものは問題が無かった。
【００６５】
次に感光体汚染を確認した。高温高湿状態で放置した時に、イオン導電剤が染み出し、感光体表面を汚染してしまうか否かを確認するために、４５℃／９５％ＲＨで３日間放置し、絵出しを行なったが、今回のイオン導電剤については問題が無かった。以上説明したように、特に低電圧化とエッジ強度を両立させるためには、クリーニングブレードを二層構成とし、感光体と当接する側の面である第一層はエッジ強度を保つために、非導電、イオン伝導が好ましく、感光体と当接しない側の面である第二層は低抵抗が可能な電子伝導が好ましい。
【００６６】
次に、第一層、第二層の各層厚さについてトナークリーニング性を確認した。ここで、層厚とクリーニング性の関係を表２に示す。
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２に示すように、タイプＢ−２，Ｂ−３，Ｂ，Ｂ−４，Ｂ−５およびタイプＤ−２，Ｄ−３，Ｄ，Ｄ−４，Ｄ−５の全てについて、トータルの厚さを２ｍｍに固定し、第一層が０．５ｍｍのもの（タイプＢ，Ｄ）を中心にして、第一層の方が厚いもの（１．５ｍｍ：タイプＢ−２，Ｄ−２）、同じ厚さのもの（１ｍｍ：タイプＢ−３，Ｄ−３）、第一層が薄いもの（０．３ｍｍ：タイプＢ−４，Ｄ−４）、第一層がさらに薄いもの（０．１ｍｍ：タイプＢ−５，Ｄ−５）について確認した。
【００６９】
表２より、より低電圧で効果を発揮するためには、第一層が薄い方が好ましい傾向が分かる。また、一番エッジ強度が強かったり感光体汚染が全く問題がないものは、第一層が非導電のものであるが、５００Ｖ以下で効果を発揮するためには、第一層の層厚を０．１ｍｍ以下にする必要がある。従って、第一層に非導電を用いた場合には、第一層の層厚を０．１ｍｍ以下にすれば非導電でも５００Ｖ以下を達成することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低電圧化およびエッジの強度化が図られてクリーニング性が高められたクリーニングブレードを備えた画像形成装置、およびそのクリーニングブレードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示すクリーニングブレードの構成およびそのクリーニングブレードにＤＣ電圧を印加する電圧印加手段を示す図である。
【図３】クリーニングブレードの第一層の厚さとその体積固有抵抗率の関係を示す図である。
【図４】比較例としてのクリーニングブレードを示す図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 感光体
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ 帯電ロール
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ 帯電ロールクリーニング部材
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 現像器
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 一次転写ロール
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ 導電粉供給部材
７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ クリーニングブレード
７Ｙ＿１ 第一層
７Ｙ＿２ 第二層
８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ 除電装置
１１ 中間転写ベルト
１１ａ 基準マーク
１２ 駆動ロール
１３ 張架ロール
１４ バックアップロール
１５ 電極ロール
１６ ベルトクリーナ
１６ａ，８０ クリーニングブレード
１７ 検知センサ
１８ 二次転写ロール
１９ クリーニングブレード
２０ 定着器
２１ 加熱ロール
２２ 加圧ロール
２３ トレイ
２４ フィードロール
７０ 電圧印加手段
１００ 記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体表面の転写後の残存トナーを除去するクリーニングブレードを備えた画像形成装置、およびそのクリーニングブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式の複写機やプリンタあるいはファクシミリなどに用いられる画像形成装置では、感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写し、その際に残存した感光体表面の残存トナーを、ウレタンゴム等からなるクリーニングブレードで除去することが行なわれている。また、感光体上に形成されたトナー像を一旦中間転写体へ転写する場合においても、その際に残存した中間転写体表面の残存トナー等をクリーニングブレードで除去したり、あるいは転写ロールに付着したトナーをクリーニングブレードで除去することが行なわれている。
【０００３】
クリーニングブレードとしては導電層を付与していないものが一般的であるが、導電層を付与したクリーニングブレードも知られている。ここで、導電層を付与したクリーニングブレードに電圧を印加して静電的なクリーニング効果を高めた技術が提案されている。（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
導電性のクリーニングブレードとしては、電子伝導剤やイオン導電剤を混入したゴムを用いて実現することが可能である。また、ウレタンゴムに電子伝導剤であるカーボンブラックを分散した４〜６ＬｏｇΩの単層の導電性ブレードに帯電される電圧と逆極性の電圧を印加する技術が提案されている（特許文献５参照）。
【０００５】
しかしながら、電子伝導剤を混入する場合は、電子伝導剤がブレードエッジにも露出（顔出し）してしまい、エッジ欠けが発生し易くなる。その結果、早期にクリーニング不良が発生し易くなってしまうため、導電性のクリーニングブレードでは、静電的なクリーニング効果を高めるために必要な低抵抗化とエッジの強度化との両立が困難である。
【０００６】
また、ウレタンゴムにイオン導電剤を分散した技術が提案されている（特許文献６参照）。しかしながら、イオン導電剤の量を増やしていくと本来のクリーニングブレードに求められる物性との両立が難しくなったり、イオン導電剤の染み出しによる感光体汚染が発生し易くなってしまうため、イオン導電剤の量、つまり電気抵抗の下限値は必然的に定まってしまうこととなる。従って、低抵抗化とクリーニング性との両立は困難である。
【０００７】
導電層に給電する二層構成のクリーニングブレードとしては、下流側の層である導電層にバイアスを印加し、擦り抜けたトナーをクリーニングブレードに付着させない技術が提案されている（特許文献７参照）。この技術によれば、微量の擦り抜けトナーは、次にプリントアウトされる記録媒体上にはほとんど影響を及ぼさないが、クリーニングブレードの、擦り抜けた面に堆積したトナーが、感光体へ付着した時には影響を及ぼすため、クリーニングブレードに上記トナーを付着させないようにそのクリーニングブレードに給電される。しかしながら、長期にわたる使用でクリーニングブレードのエッジ磨耗が進行した時など、擦り抜けトナーが多量となった時には、次にプリントアウトされる記録媒体上に影響を及ぼしてしまうため、あまり効果はない。
【０００８】
また、クリーニングブレードの、感光体が当接する側が絶縁層で、その背面に電圧を印加するための導電層を設けた技術が提案されている（特許文献８参照）。しかしながら、単に導電層を設ければ良いものではなく、例えば、感光体と当接する側の面を第一層、感光体と当接しない側の面を第二層とした時に、第一層の層厚が厚いと導電層である第二層に給電しても、トナーのクリーニング性に関して十分な効果が得られなかったり（トナーに作用しない）、効果を発揮させるためには高電圧を印加したりする必要がある。つまり、クリーニングブレードを放電域で使用することとなり、放電生成物の生成などが問題となる。放電生成物を発生させずに効果を発揮させるためには、非放電域で使用することが求められ、そのためには低電圧化、即ち低抵抗化の方向が好ましい。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５７−６０３６３号公報
【特許文献２】
特開昭５７−６４２７９号公報
【特許文献３】
特開昭５８−７６８７５号公報
【特許文献４】
特開昭５８−７８１８２号公報
【特許文献５】
特開平１０−６９１９６号公報
【特許文献６】
特開２０００−３２７９１０号公報
【特許文献７】
特開平７−１８１８５２号公報
【特許文献８】
特開平７−２４８７１０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
画像形成装置に備えられたクリーニングブレードのクリーニング性を高めるためには、低電圧化およびそのクリーニングブレードのエッジの強度化の両立が好ましい。しかし、上述したように上記特許文献１〜特許文献８に提案された技術では、これら低電圧化およびエッジの強度化の両立は困難である。従って、記録媒体上に良好な画像を得ることは困難であるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、低電圧化およびエッジの強度化が図られてクリーニング性が高められたクリーニングブレードを備えた画像形成装置、およびそのクリーニングブレードを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、感光体を備え、その感光体上にトナー像を形成しそのトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することによりその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記感光体表面の転写後の残存トナーを除去するクリーニングブレードを備え、
そのクリーニングブレードが、
上記感光体と当接する側の面を形成する第一層と、その第一層よりもその感光体から離れた側の第二層とを有し、
上記第一層の厚さをｔ１（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ１（Ω・ｃｍ）、上記第二層の厚さをｔ２（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ２（Ω・ｃｍ）とした時、
ｒ１＞ｒ２
ｒ２≦１０6
ｔ１≦１５×｛ｌｏｇ（ｒ１）｝-1.5
を満たすことを特徴とする。
【００１３】
本発明の画像形成装置は、クリーニングブレードが上記第一層と上記第二層を有し、それら第一層，第二層の関係が上記の式を満たすものであるため、後述する実施形態に示すように、そのクリーニングブレードへの印加電圧が、例えば１ｋＶ以下で済む。従って、感光体表面とクリーニングブレードとの間で過剰な放電が抑えられ、両者へのダメージも少なくて済み、低電圧化およびエッジの強度化が図られてクリーニング性が高められたクリーニングブレードを備えた画像形成装置を提供することができる。
【００１４】
ここで、本発明の画像形成装置において、上記第一層は導電剤を付与しない非導電層であり、上記第二層は電子伝導剤を付与した導電層であることが好ましい。
【００１５】
このようにすると、本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードの強度を高めることができる。
【００１６】
また、本発明の画像形成装置において、上記第一層はイオン伝導剤を付与した導電層であり、上記第二層は電子伝導剤を付与した導電層であることも好ましい態様である。
【００１７】
第一層にイオン伝導剤を付与すると、クリーニングブレードのもろさによる不具合が低減されるとともに静電的なクリーニング効果も高まる。
【００１８】
さらに、上記クリーニングブレードにＤＣ電圧を印加する電圧印加手段を備えたものであることも好ましい。
【００１９】
また、上記感光体の走行サイクル数を検知する検知手段を備え、
上記電圧印加手段が、上記検知手段で検知された走行サイクル数が増大するに従って、上記クリーニングブレードに印加する電圧の絶対値を増加させるものであることも好ましい。ここで、感光体の走行サイクル数とは、感光体の使用量を指標する要素をいう。
【００２０】
長期にわたる使用でクリーニングブレードの磨耗が増大すると、クリーニング性が低下する。そこで、このようにすると、画像形成装置におけるクリーニング性を長期にわたり高く維持することができる。
【００２１】
さらに、上記クリーニングブレード及びクリーニング手段を用いる事により、
トナーの形状係数を、
形状係数
＝（トナー径の絶対最大長）2／（トナーの投影面積）×π／４×１００
で表わす時、その形状係数が１２０以下の球形トナーを用いてもクリーニング可能となる。
【００２２】
また、トナーの外添剤の内、少なくとも一種類が導電粉であってもよい。さらに、感光体周囲に導電粉供給部材を設け、クリーニングブレードと感光体の当接部に導電粉を供給するものであってもよい。
【００２３】
導電粉がクリーニングブレードのエッジに堆積していると、給電の効果がトナーに対してより働く。そこで、このようにすると、クリーニング性を一層高めることができる。
【００２４】
また、上記目的を達成する本発明のクリーニングブレードは、感光体上にトナー像を形成しそのトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することによりその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置における、その感光体表面の転写後の残存トナーを除去するクリーニングブレードにおいて、
感光体と当接する側の面を形成する第一層とその第一層よりもその感光体から離れた側の第二層とを有し、
上記第一層の厚さをｔ１（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ１（Ω・ｃｍ）、上記第二層の厚さをｔ２（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ２（Ω・ｃｍ）とした時、
ｒ１＞ｒ２
ｒ２≦１０6
ｔ１≦１５×｛ｌｏｇ（ｒ１）｝-1.5
を満たすことを特徴とする。
【００２５】
本発明のクリーニングブレードは、上記第一層と上記第二層を有し、それら第一層，第二層の関係が上記の式を満たすものであるため、後述する実施形態に示すように、そのクリーニングブレードへの印加電圧が、例えば１ｋＶ以下で済む。従って、感光体表面とクリーニングブレードとの間で過剰な放電が抑えられ、両者へのダメージも少なくて済み、低電圧化およびエッジの強度化が図られてクリーニング性を高めることができる。
【００２６】
ここで、本発明のクリーニングブレードにおいて、上記第一層は導電剤を付与しない非導電層であり、上記第二層は電子伝導剤を付与した導電層であることが好ましい。
【００２７】
このようにすると、本発明のクリーニングブレードの強度を高めることができる。
【００２８】
また、本発明のクリーニングブレードにおいて、上記第一層はイオン伝導剤を付与した導電層であり、上記第二層は電子伝導剤を付与した導電層であることも好ましい態様である。
【００２９】
このようにすると、クリーニングブレードのもろさによる不具合が低減されるとともに静電的なクリーニング効果が高まる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
【００３２】
尚、本実施形態の画像形成装置には、本発明のクリーニングブレードの一実施形態も備えられている。
【００３３】
図１に示す画像形成装置１は、中間転写体である中間転写ベルト１１を用いたタンデムカラー電子写真複写機である。この画像形成装置１には、この図１の左側から、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒色（Ｋ）の４色に対応する、矢印Ａ方向に回転する４つの感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋが一直線状に並べて配置されており、これら感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの周囲に帯電ロール２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋおよび帯電ロールクリーニング部材３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと、現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと、導電粉供給部材６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋと、クリーニングブレード７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ（本発明にいうクリーニングブレードの一例に相当）と、除電装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋとが配置されている。
【００３４】
また、画像形成装置１には、矢印Ｂ方向に駆動する中間転写ベルト１１と、駆動ロール１２と、張架ロール１３と、バックアップロール１４および電極ロール１５と、中間転写ベルト１１上の残存トナー等の付着物を除去するクリーニングブレード１６ａを有するベルトクリーナ１６と、発光素子および受光素子を有する検知センサ１７とが備えられている。ここで、中間転写ベルト１１の端部かつ非画像部には反射型の基準マーク１１ａが一枚貼られており、上記検知センサ１７が基準マーク１１ａを検知することによってすべてのプロセスのタイミングが規定される。
【００３５】
さらに、画像形成装置１には、二次転写ロール１８およびその二次転写ロール１８に付着したトナー等を除去するクリーニングブレード１９と、加熱ロール２１および加圧ロール２２を有する定着器２０と、記録媒体１００を収容するトレイ２３と、フィードロール２４とが備えられている。
【００３６】
このように構成された画像形成装置１では、矢線Ａ方向への回転に伴い感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面に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。即ち、プリント開始指示が行なわれると、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、帯電ロール２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋによって所定の暗電位にまで帯電され、さらに、それら感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに、図示しないレーザビームスキャナから発せられた各色信号に応じたレーザー光ＢｍＹ，ＢｍＭ，ＢｍＣ，ＢｍＫが照射されて潜像が形成される。感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに形成された潜像は、現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋで現像される。これにより、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋには、各色のトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫが形成される。
【００３７】
感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに形成されたトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫは、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと中間転写ベルト１１とが接する一次転写位置で中間転写ベルト１１の表面に転写される。この一次転写位置において、中間転写体１１の裏面側には、抵抗値が１０6〜１０8Ωに調整された発泡ウレタンゴム製の一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが配設されており、これら一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上のトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫは中間転写ベルト１１に静電転写される。例えば、４色のトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫを重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にはイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫがそれぞれ形成され、これらトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫが順次に中間転写ベルト１１に一次転写される。中間転写ベルト１１では、最初に一次転写されたイエローのトナー像ＴＹを保持したまま順次マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像ＴＭ，ＴＣ，ＴＫがイエローのトナー像ＴＹに重ねて転写される。前述したように、中間転写ベルト１１の端部かつ非画像部には反射型の基準マーク１１ａが一枚貼られており、この基準マーク１１ａを検知センサ１７で検知することによってすべてのプロセスのタイミングが規定される。このようにして中間転写ベルト１１に一次転写されたトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫは、中間転写ベルト１１の回動に伴って記録媒体１００の搬送経路に面した二次転写位置へと搬送される。上記二次転写位置では導電性の二次転写ロール１８が中間転写ベルト１１に接しており、フィードローラ２４によって所定のタイミングでトレイ２３から搬出された記録媒体１００は、この二次転写ロール１８と中間転写ベルト１１との間に挟み込まれる。二次転写位置における中間転写ベルト１１の裏面側には上記二次転写ロール１８の対向電極をなすバックアップロール１４が配設されており、二次転写ロール１８とバックアップロール１４間に、トナーを記録媒体１００に引き寄せる電圧が印加される。すると、中間転写ベルト１１に担持されて上述したようにして重ね合わされたトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫは上記二次転写位置において記録媒体１００に静電転写される。次いで、この重ね合わされてなるトナー像ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫを保持した記録媒体１００は定着器２０に送り込まれてトナー像の定着処理がなされる。トナー像の二次転写が終了した中間転写ベルト１１は、ベルトクリーナ１６のクリーニングブレード１６ａによって残留トナーが除去される。
【００３８】
上記バックアップロール１４は、絶縁性ロールを半導電性の薄層フィルムで被覆して形成されている。この薄層フィルムは厚さ１０ｕｍ〜２００ｕｍに形成され、その表面抵抗率が１０7〜１０11Ω／□（□：単位面積）に調整されている。更に、バックアップロール１４には中間転写ベルト１１との当接位置から円周方向へ２０〜４０ｍｍの距離をおいて電極ロール１５が当接しており、電極ロール１５にはトナーと同極性の電圧が適宜印加されるようになっている。
【００３９】
また、上記二次転写ロール１８は接地された導電性ロールであり、その表面電位を常に接地位置と等電位に保つため、その体積抵抗率は１０7Ω・ｃｍ以下の低抵抗であることが望ましい。この二次転写ロール１８の周面にはポリウレタンゴム製のクリーニングブレード１９が常時当接しており、二次転写ロール１８に付着したトナーを除去している。また、中間転写ベルト１１は、ポリイミド、ポリカーボネイト等の単層ベルトであり、例えば厚さ０．１ｍｍに形成されている。尚、本実施形態では、中間転写ベルトで説明したが、本発明の画像装置は、このような中間転写ベルト以外に、中間転写ドラムを用いても良いのは勿論である。また、本実施形態で用いたトナーは、乳化重合法により作成したものであって、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックのトナー粒子は、体積平均粒径、粒度分布がほぼ同じであり、コールターカウンター（コールター社製）で測定した体積平均粒径が３〜７ｕｍであることが好ましく、粒度分布指標（ＣＳＤ）は１．２３である。トナーの形状は形状係数で表わし、光学顕微鏡（ミクロフォトＦＸＡ；ニコン社製）で得た該トナーの拡大写真を、イメージアナライザーＬｕｚｅｘ３（ＮＩＲＥＣＯ社製）により画像解析を行なって次式により算出した値である。
【００４０】
形状係数
＝（トナー径の絶対最大長）2／（トナーの投影面積）×π／４×１００
トナー形状係数は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積の比で表わしており、真球の場合１００となり、形状が崩れるにつれて増加する。形状係数は、トナー粒子複数個に対して計算され、その平均値を代表値とする。本実施形態では、形状係数１２０以下の球形トナーが用いられる。また、該トナーに、平均粒径１０ｎｍ〜３００ｎｍの、シリカおよびチタニア等の無機微粒子、０．２ｕｍ〜３ｕｍの研磨剤、３ｕｍ〜１５ｕｍの潤滑剤を適宜量外添し、平均粒径３５ｕｍのフェライトビーズからなるキャリアと混合して現像剤とする。尚、トナーとしては、本製造法により作成したトナー以外にも懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化重合法、混練粉砕法等により形成されたものを使用しても良いのは勿論である。
【００４１】
次に、本発明にいうクリーニングブレードの一例であるクリーニングブレード７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋについて説明する。
【００４２】
図２は、図１に示すクリーニングブレードの構成およびそのクリーニングブレードにＤＣ電圧を印加する電圧印加手段を示す図、図３は、クリーニングブレードの第一層の厚さとその体積固有抵抗率の関係を示す図である。
【００４３】
先ず、クリーニングブレード７Ｙについて説明する。尚、図２には、代表してクリーニングブレード７Ｙの構成が示されているが、他のクリーニングブレード７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの構成も、このクリーニングブレード７Ｙの構成と同様である。
【００４４】
図２に示すクリーニングブレード７Ｙは、上述したように、感光体１Ｙの表面の転写後の残存トナーを除去するクリーニングブレードであって、このクリーニングブレード７Ｙには、感光体７Ｙと当接する側の面を形成する第一層７Ｙ＿１と、その第一層７Ｙ＿１よりも感光体１Ｙから離れた側の第二層７Ｙ＿２とを有する。
【００４５】
このクリーニングブレード７Ｙは、第一層７Ｙ＿１の厚さをｔ１（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ１（Ω・ｃｍ）、第二層７Ｙ＿２の厚さをｔ２（ｍｍ）、体積固有抵抗値をｒ２（Ω・ｃｍ）とした時、
ｒ１＞ｒ２……式（１）
ｒ２≦１０6……式（２）
ｔ１≦１５×｛ｌｏｇ（ｒ１）｝-1.5……式（３）
を満たすものである。
【００４６】
ここで、式（３）については、図３を参照して説明する。図３の横軸は第一層の体積固有抵抗率（ｌｏｇ（ｒ１）（ｌｏｇΩ・ｃｍ）を示し、図３の縦軸は第一層の厚さｔ１（ｍｍ）を示す。式（３）は、この図３に示す△印のように、印加電圧が１ｋＶ以下でトナークリーニング性が満足するｔ１とｒ１の関係を示している。１ｋＶ以下であれば感光体１Ｙの表面とクリーニングブレード７Ｙ間で過剰な放電も抑えられ、両者へのダメージも少ないことから使用上問題はない。より好ましくは次式（４）である。
【００４７】
ｔ１≦２４×｛ｌｏｇ（ｒ１）｝-2.1……式（４）
式（４）は、図３に示す○印のように、印加電圧が５００Ｖ以下でトナークリーニング性が満足するｔ１とｒ１の関係を示す式である。この式（４）を満たせば非放電域で使用することができるため、より好ましい。尚、給電によりトナークリーニング性が向上するのは、式（３）や式（４）で示す関係における５００Ｖ、１ｋＶ以下が好ましいのであるが、これらを満たさなくとも高電圧を印加すればトナークリーニング性は良くなる。例えば、１〜２ｋＶで効果がある場合は次式（５）で表わされる。
【００４８】
ｔ１≦１９×｛ｌｏｇ（ｒ１）｝-1.4……式（５）
この式（５）で示す関係にある、図３に示す×印のような状態（１ｋＶよりも大）でも別途放電生成物除去手段を設ける等すればよい。但し、感光体１Ｙの絶縁破壊を考慮に入れると式（５）を外れる条件は好ましくない。
【００４９】
また、低電圧の観点から第二層７Ｙ＿２は可能な限り低抵抗が好ましく、低抵抗領域つまり１０6Ω・ｃｍ以下であれば良く、式（３）や式（４）の関係は満たされる。１０6Ω・ｃｍよりも大きくなると、ｔ１はより薄くしていかなければならず、設計の自由度が狭まり好ましくない。従って、第二層７Ｙ＿２の電気抵抗は式（２）の通りに規定するのが良い。
【００５０】
また、第一層７Ｙ＿１は導電剤を付与しない非導電層であり、第二層７Ｙ＿２は電子伝導剤を付与した導電層である。電子伝導剤としては、カーボンブラックの他に、金属（Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ａｇ等）、金属酸化物、グラファイト、導電性高分子等を用いることができる。
【００５１】
尚、第一層７Ｙ＿１がイオン伝導剤を付与した導電層であり、第二層７Ｙ＿２は同様に電子伝導剤を付与した導電層であってもよい。この場合、イオン伝導剤としてはナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等のアルカリ金属塩や４級アンモニウム塩、臭化物、亜硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩等を用いることができる。
【００５２】
クリーニングブレード７Ｙの製造にあたっては、非導電のクリーニングブレードに導電性のコートを施しても構わない。また、給電する金属の板バネに第一層を貼り付けてもよい。
【００５３】
また、図２に示す電圧印加手段７０は、クリーニングブレード７Ｙを構成する第一層７Ｙ＿１，第二層７Ｙ＿２の双方にＤＣ電圧を印加する。本実施形態では、感光体１Ｙの走行サイクルを検知する検知手段（図示せず）が設けられており、この電圧印加手段７０は、この検知手段で検知された走行サイクル数が増大するに従って、クリーニングブレード７Ｙに印加する電圧の絶対値を増加させるものである。尚、この電圧印加手段７０による電圧印加の制御方法としては、従来よりも感光体１Ｙへの当接圧を小さくし設定し、ブレードである第一層７Ｙ＿１および感光体１Ｙの磨耗ストレスを低減するために、初期からＤＣ電圧を印加する方法であってもよく、あるいは従来通りの当接圧でブレードが磨耗してクリーニング不良が起き始める頃から電圧を印加する方法であってもよい。どちらにしても長期にわたる使用でブレードの磨耗が増大するのに応じてクリーニング性も悪化するため、本実施形態のように、感光体１Ｙの走行サイクルを検知する検知手段を設け、感光体１Ｙの走行サイクル数に応じて印加電圧の絶対値を大きくするとよい。
【００５４】
また、導電粉がブレードエッジに堆積しているとより効果がある。これは、給電の効果がトナーに対してより働くためである。そこで、本実施形態では、前述したように、クリーニングブレード７Ｙと感光体１Ｙの当接部に導線粉を供給する導電粉供給部材６Ｙ（図１参照）が設けられている。尚、ここでは、導電粉供給部材６Ｙを感光体１Ｙの周囲に設けた例で説明したが、導電粉供給部材６Ｙは、トナーへ外添してもよい。
【００５５】
図４は、比較例としてのクリーニングブレードを示す図である。
【００５６】
図４に示すクリーニングブレード８０は、単層のクリーニングブレード（カーボンブラックからなる導電性のもの）である。このクリーニングブレード８０は、後述する実施例に示すように、感光体１Ｙの走行サイクル数が増すに従い、カーボンブラックの顔出しが多くなり、エッジ強度が低下する。従って、クリーニング不良が増加する。
【００５７】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００５８】
【実施例】
表１にクリーニングブレードの一覧を示す。
【００５９】
【表１】
カーボンブラックを分散させて体積固有抵抗値を１０6Ω・ｃｍに調整した導電性のクリーニングブレード（表１に示すタイプＡ）を用いて、従来のクリーニングブレードの実圧力設定よりも小さな設定、つまりクリーニング不良が発生する状態にした時に、導電層に電圧を印加しトナーのクリーニング性（正規極性の未転写ベタ）を確認したところ、＋ＤＣ、一ＤＣのどちらでもクリーニング性向上効果があった。どちらの極性でも絶対値が大きくなるに従いクリーニング性はより向上した。プラス側は＋５００Ｖで、マイナス側は−１．５ｋＶでクリーニング不良は無くなった。尚、トナークリーニング性は、低温低湿環境下における影響が大きいため、１０℃／１５％ＲＨで確認した。クリーニング性が向上したメカニズムとして、＋ＤＣの場合はブレード自体がトナーを静電吸着させており、ブレードエッジ先端に突入するトナー量を低減しており、−ＤＣの場合はトナーを静電気的に反発させており、ブレードエッジ先端にトナーを突入しにくくしていると推定される。尚、ブレードエッジ先端のトナーの挙動観察や、シミュレーションからも推定メカニズムを裏付ける結果を得た。しかしながら、タイプＡは、感光体走行サイクル数が増すに従いクリーニング不良が増した。ここで、クリーニングブレード先端を観察したところ、導電剤であるカーボンブラックが顔出ししている部分が多く見られ、その部分は欠けやすくなり長期にわたる使用でクリーニング不良になったと推定される。ＤＣ電圧を印加することにより、クリーニング性が向上する結果は得られたが、電源のコストや非放電域での使いこなしという観点で、出来るだけ低電圧で効果を発揮させることが好ましい。そのためには、低抵抗化とすべきであるが、タイプＡの様なカーボンブラックを分散させた電子伝導タイプは、カーボンブラック添加量が増すに従い低抵抗となるが、カーボンブラックの顔出しが多くなり、エッジ強度が低下する。従って、タイプＡは、低抵抗化とエッジ強度との両立が難しい。ここで、表１に示す様な各種タイプの導電性クリーニングブレードを用い、トナークリーニング性、カーボンブラックを分散させた場合のカーボンブラック顔出しに起因して発生するエッジ欠け等のエッジ強度、イオン導電剤を分散させた場合の感光体汚染を確認した。タイプＡ，Ｃはそれぞれ電子伝導、イオン伝導の単層であり、タイプＢ，Ｄは感光体と当接する側の面である第一層がそれぞれ非導電、イオン伝導であり、感光体と当接しない側の面である第二層は共に電子伝導である。イオン導電剤としては、アルカリ金属塩を用いた。クリーニングブレードの厚さは２ｍｍであり、二層ケースは第一層が０．５ｍｍ、第二層が１．５ｍｍとした。
【００６１】
また、非導電、電子伝導、イオン伝導各層の体積固有抵抗値は、それぞれ、１０13，１０5，１０8Ω・ｃｍに調整されている。ここで、イオン導電剤を分散した場合は、クリーニングブレードとしての特性を損なわないための固有体積抵抗下限は１０8Ω・ｃｍであり、これ以下は不可であった。
【００６２】
タイプＢ〜Ｄのクリーニングブレードを用いて、まずトナークリーニング性を確認した。タイプＡ同様、従来のクリーニングブレードの実圧力設定よりも小さな設定、つまりクリーニング不良が発生する状態にした時に、導電層に電圧を印加しトナーのクリーニング性（正規極性の未転写ベタ）を確認した。尚、トナークリーニング性は低温低湿環境下における影響が大きいため、１０℃／１５％ＲＨで確認した。低電圧で効果を発揮するという観点で、５００Ｖ以下で効果があれば○、５００Ｖ〜１ｋＶで効果があれば△、１ｋＶ以上で効果があれば×とした。結果は表１に示す通りであり、これによるとエッジ強度が問題であるタイプＡを除けば、第一層の材質で単層の場合よりも、二層構成で第二層に低抵抗層を設けた方が低抵抗化には効果があることがわかる。
【００６３】
ここで、イオン伝導剤を分散した場合は環境変動が大きく、低温低湿環境下では、表１の値よりも１桁程大きくなる。
【００６４】
次にエッジ強度としてエッジを顕微鏡にて観察した。非導電、イオン導電のものは問題が無かった。
【００６５】
次に感光体汚染を確認した。高温高湿状態で放置した時に、イオン導電剤が染み出し、感光体表面を汚染してしまうか否かを確認するために、４５℃／９５％ＲＨで３日間放置し、絵出しを行なったが、今回のイオン導電剤については問題が無かった。以上説明したように、特に低電圧化とエッジ強度を両立させるためには、クリーニングブレードを二層構成とし、感光体と当接する側の面である第一層はエッジ強度を保つために、非導電、イオン伝導が好ましく、感光体と当接しない側の面である第二層は低抵抗が可能な電子伝導が好ましい。
【００６６】
次に、第一層、第二層の各層厚さについてトナークリーニング性を確認した。ここで、層厚とクリーニング性の関係を表２に示す。
【００６７】
【表２】
表２に示すように、タイプＢ−２，Ｂ−３，Ｂ，Ｂ−４，Ｂ−５およびタイプＤ−２，Ｄ−３，Ｄ，Ｄ−４，Ｄ−５の全てについて、トータルの厚さを２ｍｍに固定し、第一層が０．５ｍｍのもの（タイプＢ，Ｄ）を中心にして、第一層の方が厚いもの（１．５ｍｍ：タイプＢ−２，Ｄ−２）、同じ厚さのもの（１ｍｍ：タイプＢ−３，Ｄ−３）、第一層が薄いもの（０．３ｍｍ：タイプＢ−４，Ｄ−４）、第一層がさらに薄いもの（０．１ｍｍ：タイプＢ−５，Ｄ−５）について確認した。
【００６９】
表２より、より低電圧で効果を発揮するためには、第一層が薄い方が好ましい傾向が分かる。また、一番エッジ強度が強かったり感光体汚染が全く問題がないものは、第一層が非導電のものであるが、５００Ｖ以下で効果を発揮するためには、第一層の層厚を０．１ｍｍ以下にする必要がある。従って、第一層に非導電を用いた場合には、第一層の層厚を０．１ｍｍ以下にすれば非導電でも５００Ｖ以下を達成することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低電圧化およびエッジの強度化が図られてクリーニング性が高められたクリーニングブレードを備えた画像形成装置、およびそのクリーニングブレードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示すクリーニングブレードの構成およびそのクリーニングブレードにＤＣ電圧を印加する電圧印加手段を示す図である。
【図３】クリーニングブレードの第一層の厚さとその体積固有抵抗率の関係を示す図である。
【図４】比較例としてのクリーニングブレードを示す図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 感光体
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ 帯電ロール
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ 帯電ロールクリーニング部材
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 現像器
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 一次転写ロール
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ 導電粉供給部材
７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ クリーニングブレード
７Ｙ＿１ 第一層
７Ｙ＿２ 第二層
８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ 除電装置
１１ 中間転写ベルト
１１ａ 基準マーク
１２ 駆動ロール
１３ 張架ロール
１４ バックアップロール
１５ 電極ロール
１６ ベルトクリーナ
１６ａ，８０ クリーニングブレード
１７ 検知センサ
１８ 二次転写ロール
１９ クリーニングブレード
２０ 定着器
２１ 加熱ロール
２２ 加圧ロール
２３ トレイ
２４ フィードロール
７０ 電圧印加手段
１００ 記録媒体
Claims (5)
- 感光体を備え、該感光体上にトナー像を形成し該トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記感光体表面の転写後の残存トナーを除去するクリーニングブレードを備え、
該クリーニングブレードが、
前記感光体と当接する側の面を形成する第一層と、該第一層よりも該感光体から離れた側の第二層とを有し、
前記第二層は電子伝導剤を付与した導電層であって、
前記感光体周囲に導電粉供給部材を設け、前記クリーニングブレードと前記感光体の当接部に導電粉を供給することを特徴とする画像形成装置。 - 前記クリーニングブレードにＤＣ電圧を印加する電圧印加手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記感光体の走行サイクル数を検知する検知手段を備え、
前記電圧印加手段が、前記検知手段で検知された走行サイクル数が増大するに従って、前記クリーニングブレードに印加する電圧の絶対値を増加させるものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。 - トナーの形状係数を、
形状係数
＝（トナー径の絶対最大長） ２ ／（トナーの投影面積）×π／４×１００
で表わす時、該形状係数が１２０以下の球形トナーを用いることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。 - トナーの外添剤の内、少なくとも一種類が導電粉であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
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