JP4826385B2 - クリーニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、被クリーニング部材上に残留した残トナーを除去するクリーニング方法、クリーニング装置及びこれらを用いた画像形成装置に関する。

回収ロールや像担持体等の回転体に接触するブレードに対してその磨耗を低減し寿命を延長するために、弾性ゴムのような歪変形による損傷のない金属ブレードや、ブレードにアモルファスカーボンなどの硬質カーボンコートを施し、高硬度化、低摩擦化する技術が提案されている。

また、最近、複写機およびプリンタは、ますます高速で信頼性の高いものが要求される傾向にあり、さらに高画質化のためクリーニングブレードに負荷のかかる小径の重合トナーが用いられる状況において、ブレード等のクリーニング部材にはさらなる信頼性向上、寿命延長が求められている。

一方、炭素は混成軌道の違いにより結合できる原子の数が異なり、その結晶構造によりＳＰ２結合している炭素原子からなる比較的軟質なグラファイトからＳＰ３結合している炭素原子からなる高硬度のダイヤモンドに分類できる。そして、前記アモルファスカーボンはＳＰ２結合とＳＰ３結合とが混在した炭素原子からなるアモルファス膜である。
したがって、このアモルファスカーボン膜の硬度を制御するためには、炭素原子の結合状態を制御する必要がある。そして、炭素原子の結合状態を制御するためには、基板に到達した時のスパッタ炭素原子のエネルギー状態を制御することが必要であり、このためには、イオン照射によりカーボン原子のエネルギー状態を制御する手法が有効と考えられる。

このような状況下、像担持体や現像スリーブに圧接されるブレードに関し、該ブレードの少なくとも像担持体等に圧接される部分にダイヤモンド状被膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、クリーニングブレードの感光体ドラムと接触する部分に、アモルファスカーボンをコートする方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
更に、感光体ドラムのクリーニングブレードとして、金属ブレードである厚さが０．１５ｎｍのステンレス鋼の薄片に、ＴｉＮをＰＶＤ方式で約厚さ２μｍでコーティング処理したクリーニングブレードが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平４−００１７８１号公報 特開平６−２８２２０６号公報 特開平５−１１９５０４号公報

本発明は、クリーニング部材の経時磨耗の低減とクリーニング性能維持との両立が可能なクリーニング方法、クリーニング装置及びこれらを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞ 搬送される被クリーニング部材に対し、基材上に水素原子含有量が１０ａｔｍ％以下のアモルファスカーボンを含む表面層を設けたクリーニング部材を圧接し、前記被クリーニング部材表面のトナーを除去するクリーニング方法であって、
前記クリーニング部材が、表面層が除去され基材が露出した摺擦面で被クリーニング部材に圧接され、該圧接位置において、被クリーニング部材の表面が前記摺擦面の搬送方向上流側の表面層断面、基材面、及び、搬送方向下流側の表面層断面の順に摺擦され、
前記クリーニング部材の表面層の微小硬度をＡ（ＧＰａ）、前記基材の微小硬度をＢ（ＧＰａ）としたとき、これらが下記式（１）を満たすクリーニング方法である。
（Ｂ／Ａ）＜０．０１ ・・・ 式（１）

＜２＞ 前記アモルファスカーボンを構成する炭素原子のうち、ｓｐ３結合している炭素原子の比率が５０％以上である＜１＞に記載のクリーニング方法である。

本発明によれば、クリーニング部材の経時磨耗の低減とクリーニング性能維持との両立が可能なクリーニング方法、クリーニング装置及びこれらを用いた画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
＜クリーニング方法＞
本発明のクリーニング方法は、搬送される被クリーニング部材に対し、基材上に水素原子含有量が１０ａｔｍ％以下のアモルファスカーボンを含む表面層を設けたクリーニング部材を圧接し、前記被クリーニング部材表面のトナーを除去するクリーニング方法であって、前記クリーニング部材が、表面層が除去され基材が露出した摺擦面で被クリーニング部材に圧接され、該圧接位置において、被クリーニング部材の表面が前記摺擦面の搬送方向上流側の表面層断面、基材面、及び、搬送方向下流側の表面層断面の順に摺擦されることを特徴とする。

まず、本発明のクリーニング方法を図面を用いて説明する。
図１は、本発明のクリーニング方法により被クリーニング部材表面のトナーをクリーニングしている状態の一例を示す模式断面図である。図においては、板状のクリーニングブレード（クリーニング部材）１０が矢印Ｆ方向に搬送される被クリーニング体２０に、圧接角αで圧接され、被クリーニング体２０表面のトナー３０がクリーニングブレード１０により掻き取られクリーニングされている。

クリーニングブレード１０は基材２７に後述する表面層２８を設けた構造を有しているが、本発明においては、クリーニング時にクリーニングブレード１０の表面層２８が摩耗等により除去され、基材２７が露出した摺擦面Ｓで被クリーニング部材２０を圧接している。その結果、被クリーニング部材２０の表面はその矢印Ｆ方向の搬送にしたがって、搬送方向上流側の表面層断面Ｐ、基材面Ｑ、及び、搬送方向下流側の表面層断面Ｒの順に摺擦されることとなる。

上記のように被クリーニング部材がクリーニングブレードにより摺擦されることにより、まず（１）クリーニングブレード１０の摺擦面Ｓに対する上流側（図における断面Ｐ側）の表面層、下流側（図における断面Ｒ側）の表面層が支持体となり、クリーニングブレード１０の磨耗の進行を防ぐことができる。また（２）前記上流側の表面層が、被クリーニング体２０とくさび形状の壁面を形成し、該壁面がトナー３０の衝突により損傷されず摺擦面Ｓ内部へのトナー侵入を防止するため、良好なクリーニング性能を維持することができる。さらに（３）トナー３０はトナー粒子３２及び外添剤３４から構成されるが、図に示すように基材面Ｑにトナー３０から脱離した微小の外添剤３４などの粒子を通過させることにより、摺擦面Ｓに潤滑効果をもたせることができる。

本発明においては、クリーニングブレード１０の表面層２８が後述する硬質のアモルファスカーボンを含んで構成されているため、前記（１）の状態を安定して保持することができ、その結果として前記（２）、（３）の効果が奏されることとなり、この３つの作用により、前記クリーニングブレード１０の摩耗低減とクリーニング性能維持の両立を図ることができる。
なお、本発明において、図１に示すようなクリーニングブレード１０における基材面Ｑが露出した状態とは、具体的には被クリーニング部材の搬送方向（矢印Ｆ方向）で長さ０．０１ｍｍ以上に渡って基材面Ｑが露出していることをいう。

本発明においては、前記クリーニング部材の表面層の微小硬度をＡ（ＧＰａ）、前記基材の微小硬度をＢ（ＧＰａ）としたとき、これらが下記式（１）を満たすことが好ましい。
（Ｂ／Ａ）＜０．０１ ・・・ 式（１）

表面層の微小硬度と基材の微小硬度とが上記関係を満たすことにより、摺擦面Ｓにおいて基材が表面層より摩耗することとなり、摺擦面Ｓそのものの接触面積が低下し、前記上流側の表面層の押し付け圧力が増加し接触量が安定化することとなる。
（Ｂ／Ａ）は０．００５以下であることがより好ましく、下限は０．００１程度である。

なお、前記表面層および前記基材の微小硬度は、ナノインスツルメンツ社製微小硬度測定装置（ナノインデンター）にて、曲率半径０．１μｍのバーコビッチ型ダイヤモンド圧子を用いて押し込み深さ１０ｎｍで測定することができる。

また、本発明においては、前記クリーニングブレード１０の摺擦面Ｓを被クリーニング部材２０に圧接するに際し、圧接角αを５〜３０°の範囲とすることが好ましく、１０〜２５°の範囲とすることがより好ましい。圧接角αが５°に満たないと、被クリーニング部材に腹当たりとなり実効圧力が作用しない場合がある。３０°を超えると、高温高湿条件や突入トナー量が少ないときなど被クリーニング部材との摩擦が大きいときにブレード欠けやブレードめくれなどのトラブルとなる場合がある。
この場合、クリーニングブレード１０の被クリーニング部材２０に対する加圧力（圧接力）は０．９８〜１１．８Ｎ／ｍ（１〜１２ｇｆ／ｃｍ）の範囲とすることが好ましい。

さらに、前記圧接状態において、クリーニングブレード１０の摺擦面Ｓにおける表面層断面Ｐ、Ｒの搬送方向の長さをｍ、基材面Ｑの搬送方向の長さをｎとしたとき、ｍ／ｎを０．０１〜０．５の範囲とすることが好ましい。このようにすることで、前記（１）の摩耗低減効果と、前記（３）の潤滑効果とのバランスを保つのに適することとなる。

（クリーニング部材）
次に、本発明に用いられるクリーニング部材の構成について、その製造方法とともに説明する。
本発明に用いられるクリーニング部材は、まず基材上に水素原子含有量が１０ａｔｍ％以下のアモルファスカーボンを含む表面層を設けたものを基本とする。クリーニング部材の構成は、特に制限されず、クリーニングブレード、クリーニングパッド、等を挙げることができるが、前記のように一定の圧接角で被クリーニング部材に圧接するという観点からは、クリーニングブレードが好ましい。

基材の材質としてはウレタンゴム、シリコーンゴム、ポリイミド変性シリコーンゴム、フッ素ゴム等が使用される。
基材の材質としては、ＳＵＳ、リン青銅などの金属材料や、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ポリイミド変性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料や、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＥＴなどの樹脂材料が挙げられ、接触部分の変形が少なく摩擦係数が低く、エッチングにより先端エッジの加工精度を得やすい金属薄板が好ましい。

上記基材は、アモルファスカーボンを主成分とする表面層で被覆される。該アモルファスカーボンにおける水素原子の含有量は１０ａｔｍ％以下である（以下、このようなアモルファスカーボンを「本発明に係るアモルファスカーボン」という場合がある）。ここで、アモルファスカーボンを主成分とするとは、表面層におけるアモルファスカーボンの含有量が８０質量％以上（好ましくは８０質量％以上）であることを意味する。

本発明に係るアモルファスカーボンにおける水素原子の含有量は、１０ａｔｍ％以下であることが必須であり、７ａｔｍ％以下であることがより好ましく、５ａｔｍ％以下であることが特に好ましい。本発明に係るアモルファスカーボンにおける水素原子の含有量が１０ａｔｍ％を超えると、磨耗が低減することができ、かつクリーニング性も維持できるという本発明のクリーニング方法の効果が得られない。
上記アモルファスカーボンにおける水素原子の含有量は、表面層から深さ１ｎｍまでを水素前方散乱法（ＨＦＳ）により測定したものである。

また、本発明に係るアモルファスカーボンは、構成する炭素原子の内、ｓｐ３結合している炭素原子の比率が５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。前記ｓｐ３結合している炭素原子の比率が５０％未満であると、磨耗が低減することができ、かつクリーニング性も維持できるという本発明のクリーニング方法の効果が得られない場合がある。
なお、上記ｓｐ３結合している炭素原子の比率は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）に接続した電子線エネルギー損失スペクトルでエネルギー損失関数によるピークを波形分離し、その各ピークの面積比から算出することができる。

本発明に係るアモルファスカーボンを含む表面層は、フィルター・カソード・バキューム・アーク法（ＦＣＶＡ法）により形成される。
従来のアモルファスカーボン膜の成膜方法は、主に化学気相成長法（ＣＶＤ法）、物理気相成長法（ＰＶＤ法）に大別できる。しかしこれらの方法では炭素原子のエネルギー状態にばらつきが生じてやすく、後述するようにＳＰ３結合の比率を高めることが難しい。前記ＦＣＶＡ法では、フィルタリングしたばらつきのないイオンを照射することができ、ＳＰ３結合比率の高い薄層を形成することができる。

具体的には、前記従来の成膜方法に比べて、厚みが均一で基材形状に忠実に成膜することができる。クリーニングにはブレード接触部分の表面性が重要であり、接触部分が荒れているとトナーや外添剤がすり抜けやすく磨耗しやすくなるとともに、不均一な接触状態となるため凸部に応力が集中し、トナーの固着やクリーニング面を傷つけやすくなり、磨耗の要因となってしまう。フィルタリングしたイオンは、基材表面形状を忠実に反映するため、事前に基材表面を平滑にすることが望ましい。基材材料としては、特に先端形状は深堀エッチング処理などを施し、バリや突起などのないシャープな形状とすることが望ましい。

本発明におけるクリーニング部材では、パルス変調電気バイアス信号を生成する工程、基材の近くに該パルス変調電気バイアス信号を印加する工程、基材の接触部分を前記バイアス信号の影響下で実質的に完全に電離した金属イオンのフィルタリングされたビームに露出させる工程を含む方法により表面層が形成される。

図２は、ＦＣＶＡ装置を説明する概念図である。４０は炭素イオン発生源であり、カソード４１とアノード４２との間の真空アーク放電により炭素イオンＣ⁺を生じさせる。カソード４１はディスク状の高純度グラファイトから成る。炭素イオン発生源４０で生じた炭素イオンＣ⁺は、フィルター４３を通過した後に試料Ｔ上に成膜される。フィルター４３は電場および磁場を利用して必要とされる炭素イオンのみを通過させるものであり、不必要に大きな炭素粒子や中性の炭素原子はこのフィルター４３によって取り除かれる。

フィルター４３の出口付近には磁気コイル４４が設けられており、この磁気コイル４４で炭素イオンビームをスキャンすることにより試料Ｔに形成されるアモルファスカーボン膜が均一となるようにする。なお、試料Ｓにはバイアス電圧を印加することができる。試料Ｓに到達するイオンのエネルギーはこのバイアス電圧に依存しており、バイアス電圧により膜特性を変えることができる。

本発明のクリーニング部材は、前記試料Ｔの位置に基材を配置することによって作製されるが、詳しくは、黒鉛のバキュームアーク放電により炭素プラズマを発生させ、そこからイオン化した炭素を抽出・堆積させる、フィルター・カソード・バキューム・アーク（ＦＣＶＡ）法により行うことができ、島津製作所製のＦＣＶＡ装置を用いて行われる。形成条件としては、成膜温度０〜８０℃（より好ましくは２０〜８０℃、特に好ましくは４０〜８０℃）、成膜速度１．５ｎｍ／ｓが好ましい。

また、表面層の層厚は、０．５〜８μｍが好ましく、１〜４μｍがより好ましい。表面層の層厚が８μｍを超えると、エッジが丸くなってしまいクリーニング性が低下する場合があり、０．５μｍ未満であると、磨耗量を低減する効果が十分には得られない場合がある。

本発明に係るアモルファスカーボンを含む表面層は、高硬度、低摩擦であるため、上述の効果が顕著となる。
本発明に係るアモルファスカーボンを含む表面層の硬度は、６０〜９０ＧＰａの範囲であることが好ましく、７０〜８０ＧＰａの範囲であることがより好ましい。
また、本発明に係るアモルファスカーボンを含む表面層の摩擦係数は、被膜前の基材の摩擦係数より低いことが好ましい。

なお、本発明に係るアモルファスカーボンを含む表面層の硬度は、ナノインスツルメンツ社製微小硬度測定装置（ナノインデンター）にて曲率半径０．１μｍのバーコビッチ型ダイヤモンド圧子を用いて押し込み深さ１０ｎｍで測定したものであり、摩擦係数は、新東科学製のポータブル摩擦計（ヘイドン・トライボギア）Type：94iにより静摩擦係数を測定したものである。摩擦係数については、被覆前のベース基材との関係で小さくなっていればよく、同じ基準のものであればその種類（静摩擦係数、動摩擦係数など）や測定機は問わず適宜選定して差し支えない。

本発明におけるクリーニング部材とするためには、上記のように基材上に表面層を設けたものを用いて、さらに、図１に示したように被クリーニング部材と圧接される部分の表面層を除去し、基材を露出させる必要がある。
基材を露出させる方法は特に制限されないが、前述のようにクリーニング部材における摺擦面は被クリーニング部材に良好に密着してトナーなどのすり抜けを防ぐ必要があることから、少なくとも摺擦面は平滑であることが好ましい。

このため、上記基材を露出させる方法としては、実際上被クリーニング部材に前記表面層を設けたクリーニング部材を圧接して、両者を摺擦させてクリーニング部材を磨耗させる方法が好ましい。
より詳細には、磨耗が開始すると、応力が集中しやすいブレード先端が削られて磨耗粉が低硬度の回転体に埋まりこみ、さらにブレード先端を研磨し、また回転体も磨耗していく。そのうち図のように磨耗が進行すると、ブレードと回転体の初期的な凹凸、突起などが削り落とされ両者の接触面が平滑になり、密着した状態になる。すると切削のような大きな磨耗は発生せず緩やかな磨耗状態となる。この状態となって、トナーをせき止めて掻き落とすクリーニング手段となる搬送方向上流側の表面層、微小粒子を通過させながら潤滑性を保持する潤滑性保持手段となる基材層、及びクリーニング部材のエッジ摩耗を防止する摩耗防止手段となる搬送方向下流側の表面層を有するクリーニング部材が得られることとなる。

（被クリーニング部材）
本発明における被クリーニング部材は、感光体、中間転写体、転写ベルト、転写ロール、帯電ロール、導電性ファーブラシクリーナに当接しファーブラシからトナーを回収する回収ロールなど、トナーや放電生成物が堆積する部位を有するものであれば特に制限されない。
これらの中では、表面が硬質であり、本発明における効果が適切に奏されるという点で、感光体、中間転写体が好ましく用いられる。

＜画像形成装置、クリーニング装置＞
次に、本発明の画像形成装置について説明する。
図３は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。この画像形成装置は、表面に感光体層を有するドラム状の感光体（像保持体）１と、この感光体１を一様に帯電する帯電器２と、一様に帯電された感光体１に像光を照射して静電潜像を形成する像書き込み装置３と、それぞれブラック（４ａ）、イエロー（４ｂ）、マゼンタ（４ｃ）、シアン（４ｄ）の４色の現像装置を収容した現像ユニット４（上記の帯電器２、像書き込み装置３、現像ユニット４をまとめてトナー像形成手段とする）と、前記像担持体１に接触し、周回可能に張架された無端ベルト状の中間転写体（被転写体）１２と、前記像担持体１上に形成されたトナー像を上記中間転写体１２へ転写する１次転写ロール５と、転写後に感光体１に残留した残トナーを除去するクリーニング装置（クリーニング手段）６と、中間転写体１２を回転駆動させるドライブロール１３と、中間転写体１２の張力を調整するテンションロール１４及び１５と、ペーパーガイド９及び１０に沿って搬送ロール１１により搬送されてくる記録用紙（被転写体）８上に中間転写体１２上のトナー像を転写する２次転写ロール（転写手段）１７と、２次転写ロール１７に対向して設けられているバックアップロール１６と、２次転写ロール１７によって記録用紙８上にトナー像を転写した後に中間転写体１２上に残留したトナーを除去するクリーニングブレード１８と、搬送ロール１９と、記録用紙８上のトナー像を定着する定着装置（定着手段）７とを有している。
前記クリーニング装置６は、前述のクリーニング部材を備える本発明のクリーニング装置であり、図３に示す本発明の画像形成装置は、上記クリーニング装置６を備え本発明のクリーニング方法を実施することが可能に構成されている。

感光体１は、アルミニウム等の金属製支持体（ドラム）に、電荷発生層、電荷輸送層を順次積層させた機能分離型感光体が好ましく、図３における矢印Ａ方向に回転する。
本発明に用いられる感光体としては、被クリーニング部材という観点からは、感光体磨耗や感光体表面キズ防止の点から耐磨耗性が高い感光体が好ましく、アモルファスシリコン、アモルファスカーボンなどの無機材料からなる感光体や、架橋樹脂などからなる表面保護層を有する感光体、フッ素樹脂などからなる低摩擦層を有する感光体などが好ましい。

帯電器２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、該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。前記弾性層の厚みは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。また、帯電器２は、芯金にＤＣ電圧を印加し、像担持体１の表面を一様に帯電するものである。なお、帯電器２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。

像書き込み装置３は、像担持体１の回転方向（矢印Ａ方向）とほぼ垂直に発光素子（ＬＤ）のレーザ光Ｌ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１に像露光を行うようになっている。

現像ユニット４における４つの現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、回転駆動される１台の基部４ｅに支持されており、順次像担持体１と近接・対向するようになっており、各色に対応する潜像にトナーを転移して可視化してトナー像を形成する。

また、現像ユニット４で用いられる現像剤のトナーは、粉砕法により製造されたトナー、乳化重合法により製造されたトナーの何れも好ましく用いることができる。また、体積平均粒径は２〜１２μｍ（より好ましくは５〜１０μｍ）が好ましく、形状係数は１００〜１４０（より好ましくは１１０〜１３０）が好ましい。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

さらに、トナーには帯電制御剤、流動性助剤や転写助剤として、平均粒径１０〜１５０ｎｍ程度のシリカ、アルミナ及びチタニア等の無機粒子や樹脂粒子（外添剤）が適当量外添されている。本発明における前記微小な外添剤としては、シリカ、酸価セリウムなどが好ましい。

なお、トナー粒子の製造方法としては、特に限定されず、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。

中間転写体１２に用いられる構成樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、塩化ビニル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等が挙げられる。これらは単独で若しくは２種以上併せて用いられる。これらの中でも、強度と屈曲疲労性の両面に優れている点で、ポリイミド樹脂が好適に用いられる。

ポリイミド樹脂製の無端ベルトは、ポリイミド前駆体溶液を調製するポリイミド前駆体溶液調製工程と、ポリイミド前駆体溶液を円筒成形管の外周面又は内周面に塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、前記ポリイミド前駆体塗膜を加熱によりイミド転化させてポリイミド皮膜を形成するポリイミド皮膜形成工程と、を経ることにより製造することができ、また、必要に応じて他の工程を経ることができる。本発明においては、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て、ベルトの体積抵抗率は１０⁹Ωｃｍ、表面抵抗率は１０¹²Ω／□としたものを用いることが好ましい。

１次転写ロール５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、１次転写ロール５の外径は１８．５ｍｍとした。
なお、１次転写ロールを含む画像形成装置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。

２次転写ロール１７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７は、記録用紙８上に転写されたトナー像を定着して記録画像とするものである。

次に、クリーニング装置６について以下に説明する。
クリーニング装置６の構成例を図４に示す。クリーニング装置６は、感光体１に近接して配置され、感光体１に対向する側に開口するクリーナハウジング２４を備えている。クリーナハウジング２４の下側開口端部には、シール部材２５が固定されている。シール部材２５は、感光体１とクリーニング装置６との間の隙間をほぼ塞ぎ、クリーニング装置６内の廃トナー等が外部へ漏れるのを防ぐ。本例では、シール部材２５として、厚さ０．２ｍｍの熱可塑性ポリウレタンフィルムを使用した。

クリーニング装置６内には、シール部材２５よりも感光体１の回転方向（矢印）下流側に、クリーニング部材として、像担持体表面に先端部が当接するクリーニングブレード２６が配設されている。このクリーニングブレード２６として本発明におけるクリーニング部材が用いられる。

クリーニングブレード２６は、断面形状がＬ字形の板金２１に接着されており、止めネジ２２によりクリーナハウジング２４に固定されている。また、クリーニング装置６内の下部にはオーガ２３が配設され、このオーガ２３により廃トナーをクリーニング装置６の外に排出する。

なお、本実施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用いており、具体的な加圧力は１．９６Ｎ／ｍ（２ｇｆ／ｃｍ）に設定してある。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、本発明の画像形成装置では、中間転写体１２にクリーニング装置１９が設けられており、このクリーニング装置１９にもクリーニングブレード２６と同様のクリーニングブレード１８が備えられている。すなわち、本発明のクリーニング装置は、感光体１及び中間転写体１２の何れにも好ましく用いることができ、本発明のクリーニング方法を実施することにより、クリーニング部材の経時磨耗低減とクリーニング性能の維持との両立を図ることができる。

さらに、本発明の画像形成装置には、クリーニング装置６やクリーニング装置１９の代わりに、図５に示すような、感光体、中間転写体等の像保持体５０表面の残留トナーをブラシ部材５１で除去し、除去した残留トナーを回収ロール５２で回収し、回収した残トナーをスクレーパー５３で掻きとるクリーニング装置を用いてもよい。この際、スクレーパー５３として本発明におけるクリーニング部材を用いることにより、上述のようにクリーニングブレード６或いはクリーニングブレード１８として本発明におけるクリーニング部材を用いたときと、同様の効果が得られる。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
＜実施例１＞
（クリーニングブレードの作製）
基材として、幅３３６ｍｍ、長さ２０ｍｍの大きさで厚さが０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４（微小硬度：０．３ＧＰａ）を用意した。ＦＣＶＡ装置（島津製作所製）を用い、先端から３ｍｍまでの範囲に、厚さ３μｍのアモルファスカーボンを含む表面層を形成し、クリーニングブレード１を得た。なお、成膜条件は、成膜温度４０℃、成膜速度１．５ｎｍ／ｓとした。

得られたクリーニングブレード１の表面層を構成するアモルファスカーボンについて、前記の方法により水素原子含有量、ｓｐ３結合比率を調べたところ、水素含有量は５．５ａｔｍ％であり、ｓｐ３結合している炭素原子の比率が８０％であった。また、表面層の微小硬度は、７５ＧＰａであり、摩擦係数は０．０８であった。

得られたクリーニングブレード１を図３に示す構成の画像形成装置のクリーニング装置６に設置し、図４に示すように、４．０ｇｆ／ｍｍの押圧力、圧接角２２°、ブレード自由長（突き出し長さ）１０ｍｍで中間転写ベルトに押し付け、中間転写ベルト表面に画像を形成しない状態で中間転写ベルトを線速２２０ｍｍ／秒で回転させながら、Ａ４サイズ画像１００枚分の空回転（予備回転）を行った。
その結果、クリーニングブレード１の感光体１との圧接位置に、図１に示すような基材面Ｑが露出した摺擦面Ｓが形成された。このときの摺擦面Ｓにおける基材面Ｑの搬送方向の長さは０．０１５ｍｍであった。

（評価）
上記状態から、感光体表面全面にハーフトーン画像形成（画像密度３０％）による繰り返し画像出力（Ａ４サイズ）を行い、以下の評価を行った。
なお、トナーとしてはスチレン−アクリル系樹脂の重合トナー（体積平均粒径：５．８μｍ、形状係数：１３４）をトナー粒子とし、これに外添剤としてシリカ、酸価セリウムなどを処理したものを用いた。

−クリーニング維持性−
クリーニング不良に起因する画像欠陥が発生するまでの画像出力枚数の確認を行った。なお、画像欠陥が発生しない場合は２０万枚で評価を終了した。

−クリーニングブレード損傷具合−
上記画像出力後のクリーニングブレードの損傷（摩耗）具合は、レーザー顕微鏡（キーエンス（株）製、ＶＫ８５００）によりエッジ先端部のダメージを観察し、以下の判断基準により評価を行った。
○：エッジ摩耗小（初期に対してほとんど形状変化がない。）
△：エッジ摩耗中（初期に対して摩耗が進行しているが形状は維持されている。）
×：エッジ摩耗大（摩耗がかなり進行し初期の形状が消失している。）
結果を表１に示す。

＜参考例２＞
実施例１のクリーニングブレードの作製において、基材として炭化タングステン合金（微小硬度：５０ＧＰａ）からなる長さ３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのプレートを、実施例１で使用したＳＵＳ板の先端に接着したものを用い、実施例１と同様にしてクリーニングブレード２を作製し、同様の評価を行った。
結果を表１に示す。

＜比較例１＞
クリーニングブレードとして、実施例１で使用しＳＵＳ基材をそのまま用いてクリーニングブレード３とした以外は、実施例１と同様の評価を行った。
結果を表１に示す。

＜比較例２＞
実施例１のクリーニングブレードの作製において、ＳＵＳ基材に対して、ＣＶＤ装置を用いてＤＣマグネトロンスパッタ法により表面層形成を行った以外は、同様にしてクリーニングブレード４を作製した。具体的には、厚さ３μｍの表面層を形成した。

この表面層について、同様に水素原子含有量を測定したところ３０ａｔｍ％であり、またｓｐ３結合している炭素原子の比率は４０％であった。また、表面層の微小硬度は１５ＧＰａであった。このクリーニングブレード４を用いて実施例１と同様の評価を行った。
結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例の硬質のアモルファスカーボン表面層を有するクリーニングブレードを用いた場合には、長期に渡りブレードの摩耗を抑えることができ、クリーニング維持性を確保することができることがわかる。

本発明のクリーニング方法によりクリーニングしている状態を示す模式断面図である。 ＦＣＶＡ装置を説明するための概念図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明のクリーニング装置の一例を示す概略構成図である。 本発明のクリーニング装置の他の一例を示す模式図である。

符号の説明

１ 感光体（被クリーニング体）
２ 帯電器
３ 像書き込み装置
４ 現像ユニット
５ １次転写ロール
６、１９ クリーニング装置
７ 定着装置
８ 記録用紙
１０、１８、２６ クリーニングブレード（クリーニング部材）
１２ 中間転写体（被クリーニング体）
１６ バックアップロール
１７ ２次転写ロール
２３ オーガ
２４ クリーナハウジング
２５ シール部材
２７ 基材
２８ 表面層
３０ トナー
４０ 炭素イオン発生源
４１ カソード
４２ アノード
４３ フィルター
４４ 磁気コイル
５０ 像保持体
５１ ブラシ部材
５２ 回収ロール（被クリーニング体）
５３ スクレーパー（クリーニング部材）

Claims (2)

1. 搬送される被クリーニング部材に対し、基材上に水素原子含有量が１０ａｔｍ％以下のアモルファスカーボンを含む表面層を設けたクリーニング部材を圧接し、前記被クリーニング部材表面のトナーを除去するクリーニング方法であって、
   前記クリーニング部材が、表面層が除去され基材が露出した摺擦面で被クリーニング部材に圧接され、該圧接位置において、被クリーニング部材の表面が前記摺擦面の搬送方向上流側の表面層断面、基材面、及び、搬送方向下流側の表面層断面の順に摺擦され、
   前記クリーニング部材の表面層の微小硬度をＡ（ＧＰａ）、前記基材の微小硬度をＢ（ＧＰａ）としたとき、これらが下記式（１）を満たすことを特徴とするクリーニング方法。
   （Ｂ／Ａ）＜０．０１ ・・・ 式（１）
2. 前記アモルファスカーボンを構成する炭素原子のうち、ｓｐ３結合している炭素原子の比率が５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング方法。

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