JP4720356B2 - 画像形成装置および画像形成ユニット - Google Patents

Description

本発明は、プリンタや複写機、ファクシミリ等に用いられる電子写真方式の画像形成装置、画像形成ユニットおよびクリーニング部材に関する。

プリンタや複写機、ファクシミリ等に用いられる電子写真方式の画像形成装置では、像担持体としての感光体ドラムの表面に形成した静電潜像を、トナー現像により顕像化（トナー像化）し、さらにこのトナー像を記録紙等に転写して画像を得る。
このような画像形成装置は、記録紙等または中間転写体にトナー像を転写した後の感光体ドラムの表面に残存するトナーを除去するクリーニング装置を備えている。
クリーニング装置としては、クリーニング性能と信頼性に優れるブレード方式が、多く用いられている。ブレード方式は、ゴム等の弾性体によって形成されたクリーニングブレードを感光体ドラムの表面に圧接させて残存トナーを掻き取る（クリーニングブレードとして特許文献１乃至３参照）。

ところで、電子写真方式の画像形成装置の分野では、近年、画像形成プロセスの高速化、高画質化及び長寿命化の要望が大きい。しかし、特に高速化を図る場合に、画質や感光体ドラムの寿命が損なわれることが多い。具体的には、画像形成プロセスを高速化することにより、接触帯電装置の帯電部材やクリーニング装置のクリーニング部材（ブレード）等の、感光体ドラムの表面に接触して作用している機能部材が、感光体に傷や摩耗を生じさせる。この傷や摩耗が画質欠陥の要因となり、感光体ドラムの寿命を短くする。
このような傷や磨耗の発生を抑制して高速化を可能とするために、感光体に機械的強度の高い樹脂を用いることが提案されている。たとえば、特許文献４には電荷輸送性有機ケイ素化合物を含んでなる硬化膜を最表面層に形成した感光体が開示されている。これによれば、感光体表面の耐熱性及び機械的強度が向上し、従来の感光体と比較して傷や磨耗の発生を抑制できる。その結果、高画質をより長期にわたって維持することができ、長寿命化できる。

特開平５−４６０５６号公報 特開２００１−１６６６５７号公報 特開２００３−１０３６８６号公報 特開２００１−２４９４７８号公報

しかしながら、上記のごとく最表面層に機械的強度の高い樹脂膜を形成した感光体では、傷や磨耗の発生を抑制できる反面、帯電プロセス等で発生する放電生成物が表面に強固に付着する。このため、クリーニング性能と信頼性に優れるブレード方式のクリーニング装置を適用することが難しいという問題があった。
すなわち、表面層の高い機械的強度によってブレードの掻き取り性が低下し、感光体表面に強固に付着した放電生成物をブレードでは良好に除去することができない。この残存する放電生成物によって感光体表面の摩擦係数は極めて高くなり、クリーニングブレードに損傷を与える。特にクリーニングブレードを感光体の回転方向上流側に向けて設けるドクターブレード方式では、クリーニングブレードが感光体に引きずられてめくれてしまうという問題が生ずる。
また、放電生成物により、高温高湿下で白抜けと言われる画像欠陥を生じさせるという問題もある。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、機械的強度の高い表面層を有する感光体に対しても良好にクリーニングすることができ、長期にわたって高画質画像を得ることのできる画像形成装置および画像形成ユニットを提供することにある。
また、機械的強度の高い表面層を有する感光体に対しても良好にクリーニングできるクリーニング部材を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明の画像形成装置は、最表面に架橋構造の樹脂を含む被覆層を有する像担持体と、クリーニング部材を像担持体の表面に圧接させて像担持体上の転写残存トナーを除去するクリーニング装置と、を備え、クリーニング部材は、微粒子と常温硬化型樹脂とから成る表面コート層を有することを特徴とする。
ここで、常温硬化型樹脂は、たとえば、シリコン系樹脂であることを特徴とする。また、微粒子は、体積平均粒径が、たとえば、０．０５〜１μｍであることを特徴とする。さらに、微粒子は、たとえば、グラファイトであることを特徴とする。また、クリーニング部材は、たとえばウレタンゴム等の弾性素材によって板状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の他の画像形成装置は、最表面に架橋構造の樹脂を含む被覆層を有する像担持体と、像担持体上の転写残存トナーを除去するクリーニング装置と、を備えており、クリーニング装置は、微粒子と常温硬化型樹脂とから成る表面コート層を有して像担持体の表面に圧接されるクリーニングブレードと、クリーニングブレードの先端にトナー溜まりを形成する塞き止め手段と、を備えていることを特徴とする。
ここで、塞き止め手段は、クリーニングブレードの背面側に位置してトナー溜まりのトナーを像担持体側に押圧付勢するように設けられた塞き止め部材であることを特徴とする。また、塞き止め部材は、トナー溜まりと対応する位置に、所定の大きさの開口部が形成されていることを特徴とする。

本発明の画像形成ユニットは、最表面に架橋構造の樹脂を含む被覆層を有する像担持体と、像担持体の表面に圧接するクリーニング部材で像担持体上の転写残存トナーを除去するクリーニング装置と、を備えて、画像形成装置本体に着脱可能に構成されており、クリーニング部材の像担持体と接触する表面部位には、微粒子と常温硬化型樹脂とから成る表面コート層が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の他の画像形成ユニットは、最表面に架橋構造の樹脂を含む被覆層を有する像担持体と、像担持体上の転写残存トナーを除去するクリーニング装置と、を備えて画像形成装置本体に着脱可能に構成されており、クリーニング装置は、微粒子と常温硬化型樹脂とから成る表面コート層を有し像担持体の表面に圧接されるクリーニング部材と、クリーニング部材の先端にトナー溜まりを形成する塞き止め手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明のクリーニング部材は、像担持体に圧接配置されて像担持体上の転写残存トナーを除去するクリーニング部材であって、弾性素材によって板状に形成され、像担持体と接触する表面部位には、微粒子と常温硬化型樹脂とから成る表面コート層が形成されていることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、機械的強度の高い表面層を有する感光体ドラムに対しても良好にクリーニングすることができ、耐久性の高い画像形成装置を構成できる。
また、本発明の画像形成ユニットによれば、機械的強度の高い表面層を有する感光体ドラムに対しても良好にクリーニングすることができ、耐久性の高い画像形成ユニットを構成できる。
さらに、本発明のクリーニング部材によれば、機械的強度の高い表面層を有する感光体ドラムに対しても良好にクリーニングすることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用されるカラー画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置１０は、表面に感光体層を有する像担持体としてのドラム状の感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１を一様に帯電する帯電器１２と、一様に帯電された感光体ドラム１１に像光を照射して静電潜像を形成する像書き込み装置としてのレーザ露光器１３と、４色の現像器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを備える現像ユニット１４と、感光体ドラム１１に接触する経路で周回可能に張架された無端ベルト状の中間転写ベルト２０と、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０へ転写する一次転写ロール１５と、転写後に感光体ドラム１１に残留したトナーを除去するクリーニング装置３０と、を備えている。また、用紙トレイ４１に収容された記録用紙Ｐを搬送する記録紙搬送機構４０と、記録用紙Ｐ上のトナー像を定着する定着装置１６とを備えている。

現像ユニット１４は、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器（ブラック現像器１４ａ，イエロー現像器１４ｂ，マゼンタ現像器１４ｃ，シアン現像器１４ｄ）を備えている。これら４つの現像器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、回転駆動される１台の基部１４ｅに設けられており、順次感光体ドラム１１と近接・対向するようになっている。そして、感光体ドラム１１上に形成された各色に対応する潜像にトナーを転移させて、トナー像とする。

中間転写ベルト２０は、一次転写ロール１５と、回転駆動されるドライブロール２１と、張力を調整するテンションロール２２及び２３と、バックアップロール２４とに掛け回されている。中間転写ベルト２０を挟んでバックアップロール２４と対向する位置には、記録紙搬送機構４０によって搬送される記録用紙Ｐ上に中間転写ベルト２０上のトナー像を転写する二次転写ロール２５が設けられている。また、二次転写ロール２５によって記録用紙Ｐ上にトナー像を転写した後に、中間転写ベルト２０上に残留するトナーを除去するトナー除去装置１８を備えている。

記録紙搬送機構４０は、搬送ロール４２，４３，４４と、その搬送移動経路を案内するペーパーガイド４５及び４６と、排紙ロール４７と、排紙トレイ４８等から成る。そして、用紙トレイ４１に収容された記録用紙Ｐを、二次転写ロール２５とバックアップロール２４とが中間転写ベルト２０を挟んで対向する二次転写位置へ、二次転写位置から定着装置１６へ、定着装置１６から用紙トレイ４１へと搬送駆動する。

そして、画像形成装置１０は、下記のごとく作用してカラーの画像形成を行う。
帯電器１２によって所定電位に帯電された感光体ドラム１１の表面に、レーザ露光器１３により画像に対応した静電潜像が書き込まれ、対応する現像器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄによって現像（トナー像化）される。このトナー像は、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが接する一次転写位置において、一次転写ロール１５に印加される一次転写バイアスにより感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム１１上に残留したトナーはクリーニング装置３０によって除去される。
感光体ドラム１１上でのトナー像の形成とそのトナー像の一次転写の工程は、色数分だけ繰り返され、中間転写ベルト２０上に各色のトナー像が重ねられてカラー像化される。
このようにして中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト２０の回動によって、二次転写ロール２５とバックアップロール２４とが中間転写ベルト２０を挟んで対向する二次転写位置へと搬送される。一方、これと同期して、記録用紙Ｐが記録紙搬送機構４０によって二次転写位置へと搬送される。
二次転写位置では、二次転写ロール２５とバックアップロール２４との間に形成される二次転写電界の作用で、中間転写ベルト２０に担持されたトナー像を記録用紙Ｐに静電転写(二次転写)する。
二次転写位置においてトナー像が転写された記録用紙Ｐは、記録紙搬送機構４０によって定着装置１６へと搬送され、トナー像が加熱加圧定着されて排紙トレイ４８に排出される。一方、二次転写位置を通過した中間転写ベルト２０上に残留した残留トナーは、トナー除去装置１８によって除去される。

以下、画像形成装置１０の各部の構成を詳細に説明する。
感光体ドラム１１は、アルミニウム等の金属製支持体（ドラム）の周表面に、感光層が形成されている。感光層は、電荷発生層と電荷輸送層が順次積層された機能分離型感光体で、最表面には機械的強度に優れる保護層が形成されている。

電荷発生層は、電荷発生材料を含有して、又は電荷発生材料及び結着樹脂を含有して構成される。電荷発生材料は、ビスアゾ、トリスアゾ等のアゾ顔料、ジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料、ペリレン顔料、ピロロピロール顔料、フタロシアニン顔料等の有機顔料や、三方晶セレン、酸化亜鉛等の無機顔料等既知のもの全て使用することができる。電荷発生材料としては、３８０ｎｍ〜５００ｎｍの露光波長の光源を用いる場合には無機顔料が好ましく、７００ｎｍ〜８００ｎｍの露光波長の光源を用いる場合には、金属及び無金属フタロシアニン顔料が好ましい。その中でも、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ジクロロスズフタロシアニン、又はチタニルフタロシアニンが特に好ましい。

電荷発生層の結着樹脂としては、広範な絶縁性樹脂から選択することができる。また、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン、ポリシラン等の有機光導電性ポリマーから選択することもできる。好ましい結着樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂・ポリアリレート樹脂(ビスフェノールＡとフタル酸の重縮合体等)、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等の絶縁性樹脂を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらの結着樹脂は、１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
電荷発生層は、上記電荷発生材料を用いて蒸着により、又は上記電荷発生材料及び結着樹脂を含有する電荷発生層形成用塗布液を用いて形成される。その膜厚は、好ましくは０．１〜５μｍ、より好ましくは０．２〜２．０μｍである。

電荷輸送層は、電荷輸送材料及び結着樹脂を含有して、又は高分子電荷輸送材を含有して構成される。電荷輸送材料としては、ｐ−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、２，４，７−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物等の電子輸送性化合物、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物等の正孔輸送性化合物が挙げられる。これらの電荷輸送材料は１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができるが、これらに限定されるものではない。この電荷輸送層の膜厚は、好ましくは５〜５０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍである。

電荷輸送層の結着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレンーブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコン樹脂、シリコン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂や、ポリ−Ｎ−ビニルカルパゾール、ポリシラン、ポリエステル系高分子電荷輸送材等を用いることもできる。これらの結着樹脂は、１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができる。電荷輸送材料と結着樹脂との配合比(質量比)は１０：１〜１：５が好ましい。

保護層は、機械的強度に優れる架橋構造を有するシロキサン系樹脂を含有して構成される。なお、保護層を形成する樹脂としては、シロキサン系樹脂に限るものではなく、架橋構造を形成しうる樹脂であれば良い。種々の材料を用いることができるが、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、硬化性アクリル樹脂、シロキサン系樹脂等が好ましい。この中でも、特にシロキサン系樹脂が好ましい。
また、保護層には、磨耗、傷等に対する耐性を持たせるため、導電性徴粒子を分散させたり、フッ素原子含有樹脂、アクリル樹脂等の潤滑性微粒子を分散させたり、シリコンやアクリル等のハードコート剤を使用することができる。さらに、保護層には、その電気特性を向上させるために、電荷輸送材料を含有させることが好ましい。なお、電荷輸送材料としては、例えば、上記電荷輸送層の構成材料として挙げられたものを使用できる。

このように、感光体の最表面の保護層に架橋構造を有する樹脂を用いることにより、感光体表面の耐熱性及び機械的強度が向上し、高画質化をより長期にわたって維持することが可能になる。本実施の形態ではシロキサン系樹脂を用い、以下、この保護層を有する感光体をＳＯＣ（Silicon Over Coat）感光体と称する。
なお、感光層は、上記のごとく電荷発生層と電荷輸送層が順次積層された機能分離型感光体の最表層に保護層を設けたものに限るものではない。たとえば、機能分離型でも保護層を設けずに電荷輸送層を最表層としてこれに架橋構造を有する樹脂を含有させたものであっても良い。また、電荷発生層と電荷輸送層とを同一の層とした単一型感光層のものでも、架橋構造を有する樹脂を含有させればそれ自体が最表層である。

帯電器１２は、金属製の芯金にカーボンを含有するＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）からなる弾性層を形成し、この弾性層の上に抵抗層としてイオン導電材を含有するＥＣＯ（エピクロロヒドリンゴム）を成膜し、さらにその上に、カーボンブラックとＳｎＯ_２（導電性フィラー）とを含有するポリアミドからなる表面層を成膜した帯電ロールを有するものである。弾性層の厚みは２．８ｍｍ、抵抗層の厚みは１５０μｍ、表面層の厚みは１０μｍであり、表面層を含む層全体の抵抗値は１０^７〜１０^８Ωの範囲に調製してある。帯電器１２は、芯金にＤＣ電圧を印加し、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するものである。なお、帯電器１２としては、接触タイプの帯電ロール以外に、スコロトロンや固体放電器など非接触タイプの帯電器を用いてもよい。
レーザ露光器１３は、感光体ドラム１１の回転方向（図中矢印Ａ）とほぼ垂直に発光素子（ＬＤ）のレーザ光を繰り返し走査し、この発光素子が画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦすることによって回転駆動される感光体ドラム１１に像露光を行うようになっている。

現像ユニット１４の各現像器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄで用いられるトナーは、乳化重合法により製造されたもので、平均粒径は６．５μｍ、形状係数は１３２±２のポテト形状である。なお、形状係数は、光学顕微鏡のトナー拡大像を(株)ニレコ製イメージアナライザLuzexIIIで画像解析して求めた値であり、次式で示される。
形状係数＝（トナー径の絶対最大径）^２/（トナーの投影面積）×π/４×100

ここで、トナーの粒径は画質に大きな影響を与え、粒径が大きくなるほど画像は粗くなる。平均粒径が２０μｍ程度のトナーでも実用上の問題はないが、細線の解像力を高くするためには、平均粒径が１０μｍ以下のトナーを用いるのが望ましい。しかしながら、トナー径が小さくなるとトナーとキャリアの間に作用する物理的付着力が支配的となり現像性が低下する。また、トナー径が小さくなるとトナーの凝集も起こりやすく取扱いの問題が生じる。このような観点から本実施の形態におけるトナーは、平均粒径５μｍ以上１０μｍ以下のものが望ましい。
さらに、トナーには、帯電制御剤や転写助剤として、平均粒径１０〜１５０ｎｍ程度のシリカ及びチタニア等の微粒子（外添剤）が適当量外添されている。
なお、トナーとしては、本製造法に限らず、例えば懸濁重合法、懸濁造粒法、溶解懸濁法、混練粉砕法等により製造されたものでもよい。

キャリアは、フェライトの芯材表面に、カーボンブラック等の導電材料が分散された樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリアで、平均粒径は４５μｍである。
上記トナーとキャリアとを混合した現像剤としては、例えば、トナー濃度(ＴＣ: Toner Concentration)は８ｗｔ％、現像剤中トナー帯電量を２０〜３０μＣ／ｇとしたものを用いることができる。ここでＴＣは次式で示される。
ＴＣ＝（現像剤に含まれるトナーの重量）／（現像剤の総重量）×100
上記トナーとキャリアを混合して現像剤としたときのトナーの電荷量は、高すぎるとトナーのキャリアに対する付着力が高くなりすぎて、トナーによって現像されないといった現象が発生する。一方、電荷量が低すぎると、トナーのキャリアに対する付着力が弱くなって遊離トナーによるトナークラウドが発生し、プリントにおけるカブリが問題となる。トナーを転移して良好な現像を行うという観点からは、現像剤中のトナーの電荷量が絶対値で５〜５０μＣ／ｇ、好ましくは、１０〜４０μＣ／ｇの範囲にあることが望ましい。なお、本実施例のトナー電荷量は３０μＣ／ｇである。

中間転写ベルト２０は、ポリイミド樹脂中にカーボンブラックを分散させ、厚さ８０μｍの無端状ベルトにしたものである。たとえば、ベルトの体積抵抗率は１０^９Ωｃｍ、表面抵抗率は１０^１２Ω／□である。
一次転写ロール１５は、金属製の芯金にウレタン発泡体の層を形成したもので、ロールの抵抗値は１０^８Ωに調製してある。また、一次転写ロール１５の外径はたとえば１８．５ｍｍである。
なお、一次転写ロール１５を含む画像形成装置１０におけるロール抵抗値は、各ロールをアースに接続した金属板の上に乗せ、ロール両端に５００ｇ計１ｋｇの荷重をかけ、ロールの芯金と金属板との間に１ｋＶの直流電圧を印加し、測定される電流値から換算して求めたものである。
二次転写ロール２５は、外径２８ｍｍで２層構成となっており、高抵抗で薄い表面層と、その内側に表面層より低い抵抗で弾性を有する弾性層を有している。表面層は、体積抵抗率が１０^８〜１０^１３Ωｃｍの範囲であり、弾性層の抵抗は表面層の抵抗より低くしてあり、ロール全体の抵抗値として１０^８〜１０^９Ωの範囲に調整してある。

定着装置１６は、記録用紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱するヒートロールと、このヒートロールに対向して設けられたプレッシャロールとで構成されている。そして、プレッシャロールが加熱されたヒートロールに記録用紙Ｐを押圧し、記録用紙Ｐ上にトナー像を加熱・加圧によって定着する。
トナー除去装置１８は、金属製の芯金にナイロン製繊維を織った織布を巻き付けて形成されたブラシで、たとえば外径１７．５ｍｍ、繊維の太さは０．６７テックス（６デニール）、パイル長は５．５ｍｍで、中間転写体への食込み量は約１ｍｍに設定される。そして、中間転写体ベルト２０の回動方向（図中矢印Ｂ）とは逆方向に回転駆動され、トナーや紙粉を除去する。なお、ブラシにはフリッカーバー１９が接触しており、ブラシ繊維に付着したトナー等を掻き落とすようになっている。なお、フリッカーバー１９はフッ素樹脂をコーティングしてあり、その表面にトナー等が付着・堆積するのを防止している。

つぎに、本実施の形態の主要部分であるクリーニング装置３０について説明する。
図２は、クリーニング装置３０の概念構成を示す断面図である。また、図３はそのクリーニングブレード３３の周辺を拡大して示した図である。
クリーニング装置３０は、感光体ドラム１１に近接して配置され、感光体ドラム１１と対向する側に開口するクリーナハウジング３１を備えている。
クリーナハウジング３１の下側の開口端部には、シール部材３２が固定されている。シール部材３２は、感光体ドラム１１とクリーナハウジング３１との間の隙間をほぼ塞ぎ、クリーニング装置３０内に収容された廃トナー等が外部へ漏れるのを防ぐ。シール部材３２には、たとえば、厚さ０．２ｍｍの熱可塑性ポリウレタンフィルムが用いられる。

クリーナハウジング３１の内部には、シール部材３２よりも感光体ドラム１１の回転方向（図中矢印で示す）下流側に、クリーニング部材としてのクリーニングブレード３３が配設されている。また、クリーナハウジング３１内の下部には、オーガ３９が配設されている。
クリーニングブレード３３は、支持金具３４を介してクリーナハウジング３１に固定され、その先端部を感光体ドラム１１の表面に当接させて設けられている。
支持金具３４は、断面形状がＬ字形で、止めネジ３５によってクリーナハウジング３１に固定されている。

このような構成のクリーニング装置３０では、図２に示すように、感光体ドラム１１の表面に残留した転写残トナーＴを、シール部材３２の前はそのまま通過させ、クリーニングブレード３３によって掻き取る。掻き取られた転写残トナーＴは、クリーナハウジング３１に一旦収容され、オーガ３９によってクリーニング装置３０の側方外部に搬送・排出される。なお、このクリーニング装置３０は、少なくとも感光体ドラム１１と一体のユニット（プロセスカートリッジ）として構成されており、ユニットの状態で画像形成装置１０に着脱可能となっているものである。

ここで、クリーニングブレード３３は、弾性素材によって所定厚さの板状に形成されている。また、その少なくとも感光体ドラム１１と接触する部位には、表面コート層３３Ａが形成されている。本実施の形態では、表面コート層３３Ａは、クリーニングブレード３３の感光体ドラム１１と接触する先端部およびこれと連続する先端面に形成されている。
弾性素材としては、耐磨耗性、耐欠け性、耐クリープ性などの機械的性質に優れる、たとえば熱硬化型ウレタンゴムが用いられる。
表面コート層３３Ａは、常温硬化型樹脂のバインダーで微粒子を結合した（換言すれば常温硬化型樹脂のバインダーに微粒子を内包させた）ものである。この表面コート層３３Ａは、常温硬化型樹脂のバインダーと微粒子とを混成したコート剤を、クリーニングブレード３３の所定部位に塗布し、バインダーを硬化させることで形成される。
バインダーとして常温硬化型樹脂を用いる理由は、クリーニングブレード３３に耐熱性が低いウレタンゴムを用いることによる。ウレタンゴムは、機能性や信頼性、加工性に優れている反面、耐熱性が低い。また、常温硬化型樹脂は、柔軟性や耐久性に優れている点で表面コート材料として好適である。なお、常温硬化型樹脂は、一液常温硬化型も二液常温硬化型もいずれも使用可能である。

ここで、クリーニング対象の感光体がＳＯＣ感光体である場合、バインダーとして、特に、シリコン系樹脂を用いることが好ましい。シリコン系樹脂は同一材料系であるＳＯＣ感光体と相性が良く、良好な摺動性が得られる。ただし、シリコン系に限定されるわけではなく、フッ素系など摺動性に優れる材料であればシリコン系樹脂以外のバインダー樹脂であってもよい。
さらに、バインダーに混成される微粒子としては、たとえば、グラファイトが用いられる。これによって、グラファイトの潤滑性でＳＯＣ感光体の表面と低摩擦で摺動し得ると共に、グラファイトがＳＯＣ感光体の表面をミクロに研磨するので感光体表面に付着している放電生成物が除去され、良好なクリーニング性を長期にわたって維持することができる。グラファイトの形状は、摩擦係数を低減する観点から鱗片状が好ましい。また、その粒径は、体積平均粒径が０．０５〜１μｍであることが好ましい。この理由については、具体例の試験結果の項で詳述する。なお、微粒子はグラファイトに限定されるものではなく、摺動性と研磨性を有するものであれば、置換可能なものである。たとえば、酸化セリウム，酸化ケイ素，酸化チタン，酸化アルミニウム等が利用可能である。

微粒子の配合比は、バインダー樹脂１００重量部に対して、１０〜１５０重量部が好ましい。これは、１０重量部未満であると低摩擦化の効果が得られず、１５０重量部を超えるとクリーニングブレードの密着性が低下しクリーニング不良を起こしたり、摺動耐久性が低下する虞があることによる。
また、表面コート層３３Ａの厚さは、０．５〜５μｍが好ましい。これは、０．５μｍ未満であると強度が不足して摺動によって剥がれる虞があり、一方、５μｍを超えると可撓性が低下し、クリーニングブレード３３として変形追従性が悪くなる上に、クラックを生ずる虞があることによる。

なお、本実施の形態におけるブレード加圧方式は、構造が簡単で低コストの定変位方式を採用しており、たとえば、加圧力は１９．６Ｎ／ｍ（２ｇｆ／ｍｍ）に設定される。ただし、ブレード加圧方式は定変位方式に限られるものではなく、当接圧の経時変化がほとんどない定荷重方式を用いてもよい。
また、この実施の形態におけるクリーニングブレード３３は、ウレタンゴム製のブレードに表面コート層３３Ａを設けたものであるが、ブレードの素材をリン青銅板やＳＵＳ（ステンレス合金）板などの弾性を有する金属板とし、その表面に表面コート層を設けても良い。このような構成によっても、表面コート層による摺動性が良好であるために同様なクリーニング性能が得られる。これによれば、ゴム材よりも強度が高く、経時的劣化が少ないため耐久性の点で優る。

つぎに、具体例を用いて行った試験結果について説明する。なお、説明中の各部材の符号については図１および図２参照のこと。
表１は、ＳＯＣ感光体を備える外径８４ｍｍの感光体ドラム１１に、本発明の実施の形態であるクリーニングブレード３３を取り付けてクリーニング性評価を実施した結果を示す。
クリーニングブレード３３の素材は、熱硬化性ポリウレタンゴムによって厚さ２ｍｍに形成されたものを用いた。これに、常温硬化型シリコン樹脂をバインダーとして、径の異なるグラファイト微粒子を含有させた厚さ２μｍの表面コート層３３Ａを形成し、微粒子の粒径による効果の違いを見た。常温硬化型シリコン樹脂とグラファイト微粒子の混合比率は、常温硬化型シリコン樹脂１００重量部に対しグラファイト微粒子５０重量部である。
微粒子の体積平均粒径は、０．０１２μｍ，０．０４μｍ，０．０５μｍ，０．０６μｍ，０．１μｍ，０．４μｍ，１．０μｍ，１．２μｍ，１．５μｍ，２．０μｍの１０種類である。
評価尺度は初期クリーニング性とし、具体的にはＡ３用紙ベタ３枚を連続通紙してトナーすり抜け発生有無を評価し、Ａ３用紙１０００枚をプリントしたときのめくれ等の発生有無を確認した。

その結果、微粒子の体積平均粒径が０．０５μｍ未満であると、ブレードめくれが発生した。これは、微粒子自身が像担持体表面と直接接触する状態が減少して低摩擦化の効果が低下したためと推察される。また、１μｍを超えるとクリーニング不良の発生が確認された。これは、クリーニングブレード３３によるトナー塞き止め力の低下が原因と思われる。これらの結果から、微粒子の体積平均粒径は０．０５〜１μｍが好ましいと判明した。

つぎに、本発明の他の実施の形態について説明する。
図４は、クリーニング装置３０′の概念構成を示す断面図である。また、図５はそのクリーニングブレード３３周辺を拡大して示した図である。なお、上記実施の形態と同機能の部位には同符号を付して説明を省略する。
図示実施の形態では、クリーニングブレード３３の背面側（感光体ドラム１１とは反対の側）に、塞き止め部材としての塞き止め板３６が設けられている。

図６（Ａ），（Ｂ）は、塞き止め板３６を示す図である。
塞き止め板３６は、図６（Ａ）に示すように、たとえばポリウレタンやＰＥＴ等の樹脂素材によって、弾性を有する薄板状に形成され、下端部がシール部材３２と接着されて設けられている。その先端部は、クリーニングブレード３３の背面に接触して弾性変形し、２〜１０ｍｍ程度重合している。塞き止め板３６の長手方向幅（感光体ドラム１１の軸方向の長さ）は、クリーニングブレード３３の長手方向幅とほぼ同様の寸法とされている。
この塞き止め板３６によって、クリーニングブレード３３の先端部に、感光体ドラム１１の表面と、クリーニングブレード３３と、シール部材３２とで囲まれたトナー溜り３７を形成している。

このようなクリーニング装置３０′では、感光体ドラム１１の表面に残留した転写残トナーＴは、シール部材３２の前をそのまま通過し、クリーニングブレード３３により掻き取られる。掻き落とされた転写残トナーＴは、塞き止め板３６によって塞き止められ、クリーニングブレード３３の先端部のトナー溜まり３７に滞留する。クリーニングの進行によってトナー溜まり３７に転写残トナーＴが充満すると、塞き止め板３６がその弾性で転写残トナーＴを感光体ドラム１１側に押圧し、クリーニングブレード３３の先端部に転写残トナーＴに含まれる外添剤を常時供給する。これにより、転写残トナーＴに含まれる外添剤の摺擦力で、感光体ドラム１１表面に付着している放電生成物を機械的に掻き取って除去すると共に、クリーニングブレード３３の先端部における摺動性を向上させる。このため、放電生成物に起因する白抜け現象の発生を防止することができると共に、良好なクリーニングが可能となる。

表２は、本実施の形態による維持性の効果を確認するために、異なる構成のものを用意してランニングテストを実施し、比較評価した結果を示す。
サンプルの構成は、以下の通り。
ＴｙｐｅＡ：従来の感光体＋表面コート層の無いクリーニングブレード
ＴｙｐｅＢ：従来の感光体＋表面コート層の無いクリーニングブレード＋トナー溜まり
ＴｙｐｅＣ：ＳＯＣ感光体＋表面コート層の無いクリーニングブレード
ＴｙｐｅＤ：ＳＯＣ感光体＋表面コート層の無いクリーニングブレード＋トナー溜まり
ＴｙｐｅＥ：ＳＯＣ感光体＋表面コート層の有るクリーニングブレード
ＴｙｐｅＦ：ＳＯＣ感光体＋表面コート層の有るクリーニングブレード＋トナー溜まり
なお、クリーニングブレード３３は、熱硬化性ポリウレタンゴムによって形成された厚さ２ｍｍのものを用いた。また、表面コート層３３Ａは、常温硬化型シリコン樹脂をバインダーとして、これに体積平均粒径が０．２μｍのグラファイト微粒子を含有させて、厚さ２μｍに形成した。

その結果、ＴｙｐｅＦ（ＳＯＣ感光体＋表面コート層の有るクリーニングブレード＋トナー溜まり）は４００ｋ枚プリントしても良好なクリーニング性能を維持した。これに対し、ＴｙｐｅＣ（ＳＯＣ感光体＋表面コート層の無いクリーニングブレード）とＴｙｐｅＤ（ＳＯＣ感光体＋表面コート層の無いクリーニングブレード＋トナー溜まり）は、数１０〜数１０００枚プリントした時点でブレード捲れを発生したためランニングを中止した。
また、従来構成そのものであるＴｙｐｅＡにトナー溜まりを設けたのみのＴｙｐｅＢ（従来の感光体＋表面コート層の無いクリーニングブレード＋トナー溜まり）は、２倍程度維持性が延びるものの、４０〜１００ｋ枚の間にブレード磨耗やブレード欠けによるクリーニング不良を起こした。
したがって、本実施の形態のクリーニングブレード３３は、従来の４倍以上の維持性が得られることが確認できた。
なお、ＴｙｐｅＥ（ＳＯＣ感光体＋表面コート層の有るクリーニングブレード）は、前述した実施の形態の構成であるが、２００〜３００ｋ枚プリントしても良好なクリーニング性能を維持した。これによって、トナー溜まりを設けない場合でも、表面コート層３３Ａを有するクリーニングブレード３３は従来の２倍以上の維持性が得られることが確認できた。

ここで、塞き止め部材３６には、図６（Ｂ）に示すように、そのトナー溜まりと対応する位置に、開口部３６ａを形成しても良い。このように開口部３６ａを設けることにより、トナー溜り３７（図５参照）に溜まったトナーの入れ替えをスムーズに行うことができる。トナー溜り３７内でトナーの流れが滞るとトナーや外添剤が凝集してトナー溜りの機能が損なわれるので、開口部３６ａを設ける方がより好ましい。また、開口部３６ａを備えることによって、トナー溜り３７にキャリアや異物が侵入した場合でもスムーズに排出することができる。

なお、上記実施の形態は、回転式現像装置を用いたカラーの画像形成装置に本発明を適用したものであるが、対象となる画像形成装置はこれに限るものではない。例えば、モノクロの複写機や、タンデム式のカラー画像形成装置等に適用しても良いものである。

本実施の形態が適用される画像形成装置の概略構成図である。 クリーニング装置の概念構成を示す断面図である。 図２のクリーニングブレードの周辺を拡大して示した図である。 他の実施の形態のクリーニング装置の概念構成を示す断面図である。 図４のクリーニングブレードの周辺を拡大して示した図である。 塞き止め板を示す図である。

符号の説明

１０…画像形成装置、１１…感光体ドラム（像担持体）、３０，３０′…クリーニング装置、３３…クリーニングブレード（クリーニング部材）、３３Ａ…表面コート層、３６…塞き止め板（塞き止め部材）、３６ａ…開口部、３７…トナー溜まり

Claims (10)

1. 最表面に架橋構造の樹脂を含む被覆層を有し回転可能に設けられた像担持体と、
   前記像担持体上の転写残存トナーを除去するクリーニング装置と、を備えており、
   前記クリーニング装置は、
   微粒子と常温硬化型樹脂とから成る表面コート層を有して前記像担持体の表面に圧接されるクリーニングブレードと、前記クリーニング装置の筐体内側に設けられ、当該クリーニングブレードの先端にトナー溜まりを形成する塞き止め部材と、
   を有し、
   前記塞き止め部材は、前記像担持体から離れた箇所から当該像担持体に向かうように且つ当該像担持体の回転方向における下流側に向かうように設けられるとともに先端部が前記クリーニングブレードに押圧接触し、当該塞き止め部材の当該先端部よりも基端部側に位置する部位と当該像担持体との間に間隙が形成されるように配置され、且つ、当該像担持体の前記表面に向かう方向に湾曲して設けられるとともに、前記トナー溜まりが形成された状態で、当該先端部が当該クリーニングブレードに押圧接触することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記塞き止め部材は、前記筐体により支持され、
   前記筐体のうちの前記塞き止め部材を支持する部位が、前記像担持体の前記表面に向かうように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記塞き止め部材の前記基端部側と前記像担持体との間に配置されるとともに前記筐体に固定され、当該塞き止め部材の当該基端部側と当該像担持体との間に形成される前記間隙を塞ぐ塞ぎ部材を更に備え、
   前記筐体のうちの前記塞ぎ部材を支持する部位が、前記像担持体から離れた箇所から当該像担持体に向かうように且つ当該像担持体の回転方向における下流側に向かうように設けられるとともに、当該部位により支持された当該塞ぎ部材が平板状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記常温硬化型樹脂は、シリコン系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記微粒子は、体積平均粒径が、０．０５〜１μｍであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記微粒子は、グラファイトであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記クリーニングブレードは、弾性素材によって板状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記弾性素材は、ウレタンゴムであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記塞き止め部材は、前記トナー溜まりと対応する位置に、所定の大きさの開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 最表面に架橋構造の樹脂を含む被覆層を有し回転可能に設けられた像担持体と、
    前記像担持体上の転写残存トナーを除去するクリーニング装置と、を備えて、画像形成装置本体に着脱可能に構成されており、
    前記クリーニング装置は、
    微粒子と常温硬化型樹脂とから成る表面コート層を有して前記像担持体の表面に圧接されるクリーニングブレードと、
    前記クリーニング装置の筐体内側に設けられ、前記クリーニングブレードの先端にトナー溜まりを形成する塞き止め部材と、
    前記クリーニング装置の筐体内側に設けられるとともに当該筐体に取り付けられ、前記像担持体と当該クリーニング装置の当該筐体との隙間を塞ぐ塞ぎ部材と、を有し、
    前記塞ぎ部材は、前記像担持体の前記表面に向かう方向に設けられ、
    前記塞き止め部材は、前記像担持体から離れた箇所から当該像担持体に向かうように且つ当該像担持体の回転方向における下流側に向かうように設けられるとともに先端部が前記クリーニングブレードに押圧接触し、当該塞き止め部材の当該先端部よりも基端部側に位置する部位と当該像担持体との間に間隙が形成されるように配置され、且つ、当該像担持体の前記表面に向かう方向に湾曲して設けられるとともに、前記トナー溜まりが形成された状態で、当該先端部が当該クリーニングブレードに押圧接触することを特徴とする画像形成ユニット。

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