JP5754896B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に関するものである。

従来の画像形成装置において、被クリーニング部材（感光体、中間転写体）にクリーニングブレードを当接して被クリーニング部材の周面から転写残トナーを掻き落とすクリーニング装置を用いたものがある。このようなクリーニング装置では、できるだけ高圧力でクリーニングブレードを被クリーニング部材に押し付け、被クリーニング部材との密着性を高めてトナー除去力を向上させている。

しかし、近年の高画質化傾向に伴い、トナーの平均粒径が小径化傾向にあり、重合法によって製造される、均一且つ高円形度のトナーの使用機会が増加している。このため、粉砕法によるトナーに対して用いられてきたクリーニングブレードによる被クリーニング部材への押圧力では、十分なトナー通過阻止力が得られず、より大きな押圧力が必要となってきた。

しかし、クリーニングブレードの押圧力を高めることによって摩擦力（トルク）が上昇し、クリーニングブレード全体が振動し始める。この振動を起因として、いわゆるビビリ音や、クリーニングブレード当接縁と被クリーニング部材との共振を起因とした異音（ブレード鳴き）が発生する。さらに、被クリーニングブレードとの摺擦に伴うクリーニングブレードの磨耗や欠けといった課題も発生する。

上記課題を解決するには、被クリーニング部材の摩擦係数を低くすることが効果的であることが知られている。従来から、被クリーニング部材の摩擦係数を低くする方法として、被クリーニング部材の表面粗さを大きくする方法が提案されている。特許文献１では、被クリーニング部材である感光体について、表面を研磨して表面粗さを大きくし、摩擦係数を低くすることによって、クリーニングブレードのビビリ、ブレード鳴き、磨耗、欠けといったクリーニング不良を抑制している。

特開２００７−１８７８１４号公報

しかしながら、特許文献１では、被クリーニング部材の表面粗さを大きくすることによって、トナーが被クリーニング部材の研磨目に入り込みやすくなり、クリーニングブレードの長手方向端部においてトナーの擦り抜けが発生しやすくなる。加えて近年の画像形成装置の小型化に伴い、クリーニングブレードの長手寸法が短くなり、クリーニングブレードの長手方向端部が画像領域に近接してきている。これにより、クリーニングブレードの長手方向端部で発生したトナーの擦り抜けが、シート幅方向端部の画像不良として顕在化するようになってきた。

従って、クリーニングブレードのブレード鳴き、磨耗、欠けと、トナー擦り抜けによる画像不良は、常にトレードオフの関係にあり、これらを共に満足することが困難であった。

そこで本発明は、クリーニングブレードのブレード鳴き、磨耗、欠けの解消と、クリーニング性能との両立を図り、トナー擦り抜けによる画像不良を抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、クリーニングブレードと、移動可能であり、前記クリーニングブレードによって表面上に付着したトナーを除去される被クリーニング部材と、前記クリーニングブレードの長手方向の両端部側にそれぞれ配置されるＬ字型の端部部材であって、前記クリーニングブレードの端部と、前記クリーニングブレードを前記被クリーニング部材の移動方向から見た際に前記端部部材が前記クリーニングブレードと重なる重なり領域とを覆う端部部材と、を有する画像形成装置において、前記被クリーニング部材は、前記重なり領域の前記長手方向中央側の端部を境界線として、その境界線より前記長手方向中央側の領域の表面粗さよりも、前記境界線より前記長手方向端部側の領域の表面粗さの方が平滑であることを特徴とする。

本発明は、クリーニングブレードのブレード鳴き、磨耗、欠けの解消と、クリーニング性能との両立を図り、トナー擦り抜けによる画像不良を抑制できる。

実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 実施形態に係るクリーニング装置の構成図である。 （ａ）実施形態に係る端部シールと補助シールの当接を説明する図である。（ｂ）実施形態に係る端部シールの位置関係を説明する図である。（ｃ）実施形態に係る補助シールの位置関係を説明する図である。 （ａ）クリーニングブレードと端部シールの位置関係を説明する図である。（ｂ）本発明の実施形態に係るクリーニングブレードと端部シールの位置関係を説明する図である。 実施形態に係るクリーニング装置を説明する斜視図である。 （ａ）実施形態に係る表面粗さと諸問題の関係を示す図である。（ｂ）実施形態に係る比較実験の結果と両立領域を示す図である。 参考例に係る画像形成装置を説明する図である。 （ａ）参考例に係る２次転写装置の構成図である。（ｂ）参考例に係る２次転写装置を説明する斜視図である。 第１参考例に係るクリーニング装置の長手位置関係を説明する図である。 （ａ）第１参考例に係る被クリーニング部材が剛体の場合のクリーニングブレードの当接状態を示す図である。（ｂ）第１参考例に係る被クリーニング部材が弾性体の場合のクリーニングブレードの当接状態を示す図である。 第１参考例に係る比較実験の結果と両立領域を示す図である。 第２参考例に係るクリーニング装置の長手位置関係を説明する図である。

本発明に係る画像形成装置の実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図１に示すように、本実施形態の画像形成装置５０は、感光ドラム（像担持体）５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを有している。

感光ドラム５Ｙ〜５Ｋは、１次帯電ローラ７Ｙ〜７Ｋにより帯電され、画像露光手段９Ｙ〜９Ｋからレーザー光４Ｙ〜４Ｋの画像露光され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応した静電潜像が形成される。感光ドラム５Ｙ〜５Ｋ上（像担持体上）に形成された静電潜像は、現像装置８Ｙ〜８Ｋにより各色のトナーを用いてトナー像として現像され、１次転写ローラ１０Ｙ〜１０Ｋにより、中間転写ベルト（被クリーニング部材）３に１次転写される。中間転写ベルト３は、無端状のエンドレスベルトであり、駆動ローラ１２、テンションローラ１３、アイドラローラ１７、および２次転写対向ローラ１８に懸架され、プロセススピード１１５ｍｍ／ｓｅｃで回転している。

一方、給送カセット１内に積載収納されたシート（記録媒体）Ｐは、給送ローラ２、レジストローラ対６により搬送される。そして、２次転写ローラ１１と２次転写対向ローラ１８とにより形成された２次転写ニップ（２次転写部）にて、中間転写ベルト３上のトナー像を転写される。トナー像が転写されたシートＰは、中間転写ベルト３から分離されて、搬送ガイド１９を経由し、定着装置１４に送られ、定着ローラ１５、加圧ローラ１６による加熱、加圧を受けてトナー像を定着される。トナー像を定着されたシートＰは、排出ローラ対２０から画像形成装置本体外へと排出される。２次転写部においてシートＰに転写されずに中間転写ベルト３の表面上に残った転写残トナー（残留トナー）は、２次転写部より下流側に配置されたクリーニングユニット（クリーニング装置）１００によって除去される。

＜クリーニングユニット１００＞
図２はクリーニングユニット１００の構成図である。図２に示すように、クリーニングユニット１００は、クリーニングブレード（クリーニング手段）１０１、加圧バネ１０２、クリーニング容器１０３を有している。クリーニング容器１０３は、クリーニングブレード１０１、加圧バネ１０２を保持する。クリーニングブレード１０１は、ブレード保持板１０４の一端に設けられている。ブレード保持板１０４は、クリーニング容器１０３に中心軸１０５を回転中心として回動可能に支持されている。加圧バネ１０２がブレード保持板１０４の他端を付勢することで、クリーニングブレード１０１は中間転写ベルト３に対して所定の角度で均一に当接する。このクリーニングブレード１０１が当接した点で残留トナーを中間転写ベルト３から掻き落とし、中間転写ベルト３をクリーニングする。

また、クリーニングブレード１０１と平行で、中間転写ベルト３に対して前記クリーニングブレード１０１の当接位置より上流側に当接するようにスクイシート１０６がクリーニング容器１０３に配置されている。スクイシート１０６は保持板金１０７に両面テープで貼り付けられ、保持板金１０７はクリーニング容器１０３に両面テープで貼り付けられている。

図３（ａ）に示すように、クリーニングブレード１０１の長手方向両端部には、端部シール（端部部材）１０８、補助シール１０９が設けられている。端部シール１０８、補助シール１０９は、クリーニングブレード１０１によって掻き落とされた残留トナーが、クリーニングユニット１００外に飛散したり、漏れたりするのを防止し、確実にクリーニング容器１０３内に回収する。

端部部材である端部シール１０８は、クリーニング容器１０３に接着されている。端部シール１０８の下側の面は、中間転写ベルト３と当接している。端部シール１０８のクリーニングブレード１０１側の面は、クリーニングブレード１０１の長手方向両端の角部と当接している。これにより、クリーニング容器１０３と中間転写ベルト３との隙間を塞いでる。端部シール１０８は、通常スポンジ等の弾性体で形成されている。本実施形態の端部シール１０８はモルトプレンの上にＰＴＦＥ繊維パイルを接着した物を用いている。

図３（ｂ）に示すように、端部シール１０８は、クリーニングブレード１０１の長手方向両側の角部を覆うようなＬ字型の形状をしており、クリーニングブレード１０１との間隔Ｘ、Ｙが共に−０．５〜０ｍｍとなるように当接されている。

図３（ａ）に示すように、補助シール１０９は、クリーニング容器１０３に接着されている。クリーニング容器１０３は、クリーニングブレード１０１の長手方向端部側の両端領域で、且つ中間転写ベルト３に対して反対側の面から、クリーニングブレード１０１を中間転写ベルト３側へ押し付ける。補助シール１０９は、通常スポンジ等の弾性体で形成されている。ここでは、補助シール１０９は、モルトプレンで形成されたスポンジを用いた。このようなスポンジであれば、その押圧により比較的容易に圧力を管理することができる。

図３（ｃ）に示すように、補助シール１０９は、クリーニングユニット１００を設置した時にクリーニングブレード１０１に対して所定の侵入量Ｚとなるように配置されている。本実施形態における侵入量Ｚは１．２ｍｍであり、クリーニングブレード１０１に対して０．２５Ｎ／ｃｍの圧をかけている。

＜中間転写ベルト３の表面粗さ＞
次に中間転写ベルト３の表面粗さについて説明する。なお、ここでは、参考のため図４（ａ）を用いてクリーニングブレード１０１の当接部材として、端部シール１０８、補助シール１０９を用いた場合について説明する。図４（ａ）は中間転写ベルト３の長手方向における表面粗さを説明する図である。図４（ａ）に示すように、中間転写ベルト３は、長手方向（ベルト回転方向と直交する方向）において、幅Ｎを有している。本実施形態において、幅Ｎは２５０ｍｍとなっている。中間転写ベルト３の幅Ｎは、補助シール１０９の長手方向中央側端部がクリーニングブレード１０１と当接する位置を境界線Ｌとして、長手方向中央側の領域Ａ、長手方向端部側の領域Ｂに分けられる。

中間転写ベルト３の領域Ａの表面粗さＲｚは、領域Ｂの表面粗さＲｚよりも相対的に大きくなている。長手方向中央側の領域Ａの表面は、ラッピングペーパーで研磨することによって、表面粗さＲｚ＝０．８μｍとなっている。長手方向端部側の領域Ｂは、ラッピングペーパーで領域Ａよりも弱く研磨することによって、表面粗さＲｚ＝０．３μｍとなっている。このように、領域Ａの表面粗さＲｚを領域Ｂに対して相対的に大きくすることにより、クリーニングブレード１０１の長手方向の挙動を安定化することができる。

クリーニングブレード１０１の長手方向の表面粗さＲｚが中央部と端部で変わらない場合、中間転写ベルト３の回転に伴うクリーニングブレード１０１の長手方向の挙動が異なる。これは、端部シール１０８、補助シール１０９の作用によるものである。端部シール１０８、補助シール１０９は、先に述べたようなトナー漏れを防止する役割を担っている。同時に、図５に示すように、クリーニングブレード１０１の長手方向両端部を上側と端部側からそれぞれ押さえつけることによって、クリーニングブレード１０１の長手方向両端部における軽微な振動を抑制している。軽微な振動とは、所謂スティック・スリップ運動である。すなわち、被クリーニング部材（中間転写ベルト３）の移動に伴って、中間転写ベルト３に当接するクリーニングブレード１０１の先端が、中間転写ベルト３に接近する方向と離間する方向に振動する微小な往復運動である。この軽微な振動によって、中間転写ベルト３表面に漏出した残留トナーを掻き落としクリーニング動作を行っている。

従って、長手方向端部のみ、クリーニングブレード１０１の軽微な振動が抑制されることによって、振動が活発な長手方向中央部との境界領域Ｒにおいて、クリーニングブレード１０１の先端の中間転写ベルト３とのニップ面にせん断応力が働く。このせん断応力により、境界領域Ｒにおいては、押さえつけられている端部と、押さえつけられていない中央部との間で局所的な姿勢変化（捻れ）が発生する。これにより、図５の境界領域Ｒの拡大図に示すように、局所的に捩れた部分のニップ部Ｎ２が、端部ニップＮ１と中央ニップＮ３に対して細くなる。この局所的に捩れた部分において、クリーニングブレード１０１の先端と中間転写ベルト３との密着性が低下し、この部分を起点としてトナーがクリーニングブレード１０１を擦り抜け、クリーニング不良が発生する。従って、クリーニングブレード１０１の長手方向の挙動を安定化するためには、前述した局所的な姿勢変化を軽減する必要が有り、そのためには、クリーニングブレード１０１の中央部と端部の振動差を軽減する必要がある。

図６（ａ）は中間転写ベルト３の領域Ａ、Ｂの表面粗さＲｚを均一として、その値を変化させた際のクリーニングブレード１０１のブレード鳴き、磨耗、欠けの結果とクリーニング性能を示す図である。図６（ａ）に示すように、中間転写ベルト３の長手方向全域の表面粗さＲｚが０．８μｍ以下の場合、クリーニングブレード１０１と中間転写ベルト３との接触面積が大きく（密着性が強く）なる。そして、クリーニングブレード１０１と中間転写ベルト３との間でブレード鳴きや欠けが発生する。この現象は、クリーニングブレード１０１のウレタンゴムが軟化して密着性が強まる高温高湿環境下で顕著である。一方、中間転写ベルト３の長手方向全域の表面粗さＲｚが１．２μｍ以上になると、トナーが中間転写ベルト３の研磨目に入り込みやすくなり、クリーニングブレード１０１を擦り抜けることで画像不良が発生する。こうしたクリーニング不良は、クリーニングブレード１０１のウレタンゴムが硬化して追従性が劣る低温低湿環境下で顕著である。

つまり、中間転写ベルト３の表面粗さＲｚが長手方向で均一の場合、ブレード鳴きとクリーニング不良が発生しない両立領域（図６（ａ）の○で示す領域）は、表面粗さＲｚが０．８μｍ〜１．２μｍとなり０．４μｍの誤差が許容される。しかし、中間転写ベルト３の表面粗さＲｚは、製造上０．５μｍのバラツキがあるため、両立領域は事実上無いに等しい。

そこで、領域Ａの表面粗さＲｚを領域Ｂに対して相対的に大きくする。これにより、領域Ａにおいては、表面粗さＲｚを大きくして、クリーニングブレード１０１と中間転写ベルト３との接触面積を小さくし（密着性を弱くし）、ブレード鳴きや欠けを抑制する。また、領域Ｂにおいては、表面粗さＲｚを小さくして、トナーが中間転写ベルト３の研磨目に入り込みにくくし、クリーニングブレード１０１を擦り抜けることを抑制し、画像不良が発生することを抑制する。これにより、クリーニングブレード１０１の鳴きや欠けに対するマージンが拡がり、製造上のバラツキを考慮しても、両立領域が確保できる。

（中間転写ベルト３、クリーニングブレード１０１、トナーの材質等）
中間転写ベルト３の材質としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン重合体（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテル、サルフォン、ＰＥＮ、熱可塑性、ポリイミド等の樹脂材料や、表面にアクリル等の樹脂硬化層や、ソリッド状のゴム等の弾性層を設けたもの等が用いられる。本実施形態で用いる中間転写ベルト３は、イオン導電剤を添加して抵抗調整されており、体積抵抗率１×１０^１０Ω・ｃｍ、厚さ１００μｍ、内周長７００ｍｍである。駆動ローラ１２、テンションローラ１３、および２次転写対向ローラ１８は、中間転写ベルト３を支持する支持ローラであり、駆動ローラ１２、２次転写対向ローラ１８はφ２４、テンションローラ１３はφ１６の構成となっている。

クリーニングブレード１０１は、厚み２ｍｍのポリウレタンゴムであり、金属板で構成されたブレード保持板１０４上に自由長８ｍｍとなるように形成させている。本実施形態においては、クリーニングブレード１０１の材質をポリウレタンとしたが、使用される材料は特に制限されるものではなく、汎用の弾性材料が多く用いられる。例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ、ＩＲ、ＮＢＲ、ＣＲ、ＡＣＭ、ＡＮＮ、ＣＳＭなどの各種ゴムでもよい。クリーニングブレード１０１の硬度が低すぎた場合、密着性が高まることからブレード鳴きが発生しやすくなる。また硬度が高すぎた場合、ブレードが中間転写ベルト３に対する十分な追従性が得られないためにクリーニング不良が発生することがある。このため、クリーニングブレード１０１の硬度はＪＩＳ−Ａ硬度で６０〜９５度にすることが望ましい。本実施形態でいるクリーニングブレード１０１のゴム硬度は７０°（ＪＩＳ−Ａ）であり、設定角θ＝２４°、中間転写ベルト３への当接圧＝０．４９Ｎ／ｃｍとなるように設定している。

本実施形態のトナーとしては、重合法によって製造された、円形度が０．９６〜１．００のものを用いる。このような条件を満たすトナーは、現像性、転写性に優れ、高品位な画像を形成することが可能である。円形度が０．９６以下では転写性が低下するため、満足する画像を得ることができなかった。尚、トナーの平均円形度は、フロー式粒子像測定装置「ＦＰＩＡ−２１００型」（シスメックス社製）を用いて測定を行い、下式を用いて算出した。

円形度＝（粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
ここで、「粒子投影面積」とは二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とはこのトナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。本発明における円形度はトナー粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、トナー粒子が完全な球形の場合に１．０００を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。

（比較実験）
ここで、参考形態と、中間転写ベルト３の長手方向全域の表面粗さを均一とした比較例１〜４について、高温高湿環境下（３０℃８０％）と、低温低湿環境下（１５℃１０％）における、ブレード欠け、ブレード鳴き、クリーニング不良について比較実験を行った。表１は比較実験の評価結果である。評価項目は、ブレード欠け、ブレード鳴き、クリーニング不良の３つである。ブレード欠けにおいて、○：良好、×：欠け発生とした。ブレード鳴きにおいて、○：良好、×：断続的に発生とした。クリーニング不良において、○：良好、×：画像不良発生とした。

比較例１は、中間転写ベルト３の表面を全く研磨していない状態であり、長手方向全域の表面粗さＲｚ＝０．３μｍとしている。比較例１は、中間転写ベルト３が平滑に近く、特にクリーニングブレード１０１との摩擦係数が高くなる高温高湿環境においてブレード鳴きが発生し、耐久に伴いブレードの欠けも発生した。

比較例２は、中間転写ベルト３の表面をラッピングペーパーで研磨することによって、長手方向全域の表面粗さＲｚ＝０．８μｍとしている。比較例２は、摩擦係数を抑えたことによって、耐久に伴うブレードの欠けを防止できたものの、高温高湿環境におけるブレード鳴きが発生した。

比較例３は、中間転写ベルト３の表面をラッピングペーパーで研磨することによって、長手方向全域の表面粗さＲｚ＝１．５μｍとしている。比較例３では、さらに摩擦係数を抑えたことによって、高温高湿環境におけるブレードの欠けだけでなく、高温高湿環境におけるブレード鳴きの発生も防止することができた。しかし、低温低湿環境において、クリーニング不良による画像不良が発生した。これは、トナーが表面の研磨目に入り込みブレードを擦り抜けたことによるものである。

比較例４は、中間転写ベルト３の表面をラッピングペーパーで研磨することによって、長手方向全域の表面粗さＲｚ＝１．８μｍとしている。比較例４まで表面粗さＲｚを高くすることで、低温低湿環境のみならず高温高湿環境においても画像不良が発生するようになった。

これに対して、参考形態は、中間転写ベルト３の長手方向中央部（領域Ａ）の表面粗さＲｚを両端部（領域Ｂ）に対して大きくすることによって、クリーニングブレード１０１の長手方向の振動差を軽減することができる。これにより、高温高湿環境におけるブレードの鳴きや欠けと、低温低湿環境におけるクリーニング不良の発生を共に抑制することができた。

図６（ｂ）は比較実験の結果と両立領域を示す図である。図６（ｂ）において、★印が参考形態にあたる。上述のごとく、領域Ａの表面粗さＲｚと領域Ｂの表面粗さＲｚが等しい場合、高温高湿環境におけるブレードの鳴きや欠けと、低温低湿環境におけるクリーニング不良とを両立する両立領域は０．８μｍ＜Ｒｚ（領域Ａ、Ｂ）＜１．２μｍである。このため、両立領域の設定レンジが領域Ａ、Ｂ共に０．４μｍと狭い。

参考形態のように、領域Ａの表面粗さＲｚを領域Ｂの表面粗さＲｚに対して大きくすることによって、両立領域は、図６（ｂ）の★印を含む範囲ａ（図６（ｂ）中のグレー部分）となり、表面粗さＲｚの設定レンジが大きく拡がる。領域Ａ、Ｂの表面粗さＲｚは、０．５μｍ＜Ｒｚ（領域Ａ）＜１．２μｍ、０．２μｍ＜Ｒｚ（領域Ｂ）＜１．２μｍの間に設定すればよいことになる。

尚、参考形態に用いる中間転写ベルト３は、製造上表面粗さＲｚを０．２μｍ以下にすることが難しいため、表面粗さＲｚ＝０．２μｍ以下の評価は行っていない。しかし、表面研磨を行わないことにより表面粗さＲｚはバラツキを踏まえて０．５μｍ以下に抑えることができる。従って、参考形態の場合、表面粗さＲｚを０．７μｍ＜Ｒｚ（領域Ａ）＜１．２μｍ、０．２μｍ＜Ｒｚ（領域Ｂ）＜０．５μｍと設定することによって（図６（ｂ）の斜線範囲）、確実にブレード鳴き、欠けとクリーニング不良を共に抑制することができる。

尚、上述した数値は、投入する中間転写ベルト３やクリーニングブレード１０１の材質、或いはトナー粒径や形状等によって最適値が若干異なる。しかし、領域Ａの表面粗さＲｚ＞領域Ｂの表面粗さＲｚとすることにより、クリーニングブレード１０１の鳴きや欠けの抑制とクリーニング性能とを両立させる範囲が拡がるという関係性については変わらない。

なお、本発明にあっては、前述した当接部材のうち端部部材である端部シール１０８のみを用いる。この場合、図４（ｂ）に示すように、端部シール１０８の長手方向中央側端部がクリーニングブレード１０１と当接する位置を境界線Ｌとして、長手方向中央側の領域Ａ′、長手方向端部側の領域Ｂ′に分けられる。そして、領域Ａ′の表面粗さＲｚ＞領域Ｂ′の表面粗さＲｚとすることにより、クリーニングブレード１０１の鳴きや欠けの抑制とクリーニング性能とを両立できる。

[第１参考例]
次に本発明に係る画像形成装置の参考例について説明する。上記実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図７は第１参考例に係る画像形成装置の構成図である。図７に示すように、本参考例の画像形成装置５１は、上記実施形態の被クリーニング部材である中間転写ベルト３に代えて、２次転写ローラ１１を被クリーニング部材としたものである。

画像形成装置５１は、画像形成装置５０のクリーニングユニット１００に代えてクリーニングローラ２１を有している。また、画像形成装置５１は、２次転写装置２００を有している。クリーニングローラ２１は、中間転写ベルト３により従動回転し、中間転写ベルト３上の残留トナーを除去する。２次転写装置２００は、２次転写ローラ１１をクリーニングするクリーニングブレード２０１を有する。

＜２次転写装置２００＞
図８（ａ）は本参考例に係る２次転写装置２００の構成図である。図８（ａ）に示すように、２次転写装置２００は、２次転写ローラ１１、クリーニングブレード２０１、加圧バネ２０２、クリーニング容器２０３を有している。クリーニング容器２０３は、クリーニングブレード２０１、加圧バネ２０２を保持する。クリーニングブレード２０１は、ブレード保持板２０４の一端に設けられている。ブレード保持板２０４は、クリーニング容器２０３に中心軸２０５を回転中心として回動可能に支持されている。加圧バネ２０２がブレード保持板２０４の他端を付勢することで、クリーニングブレード２０１は２次転写ローラ１１に対して所定の角度で均一に当接する。このクリーニングブレード２０１が当接した点で残留トナーを２次転写ローラ１１から掻き落とし、２次転写ローラ１１をクリーニングする。また、クリーニングブレード２０１と平行で、２次転写ローラ１１に対してクリーニングブレード２０１の当接位置より上流側に当接するように、スクイシート２０６がクリーニング容器２０３に配置されている。

図８（ｂ）に示すように、クリーニングブレード２０１の長手方向両端部には、端部シール２０８、補助シール２０９が設けられている。端部シール２０８、補助シール２０９は、クリーニングブレード２０１によって掻き落とされた残留トナーが、２次転写装置２００外に飛散したり、漏れたりするのを防止し、確実にクリーニング容器２０３内に回収する。端部シール２０８、補助シール２０９と、クリーニングブレード２０１との位置関係等は、上記実施形態と同様のため説明を省略する。

＜２次転写ローラ１１の表面粗さ＞
図９は２次転写ローラ１１の長手方向における表面粗さを説明する図である。図９に示すように、２次転写ローラ１１は、長手方向（ベルト回転方向と直交する方向）において、幅Ｎを有している。本参考例において、幅Ｎは２３０ｍｍとなっている。２次転写ローラ１１の幅Ｎは、補助シール２０９の長手方向中央側端部がクリーニングブレード２０１と当接する位置を境界線Ｌとして、長手方向中央側の領域Ａ、長手方向端部側の領域Ｂに分けられる。

２次転写ローラ１１の領域Ａの表面粗さＲｚは、領域Ｂの表面粗さＲｚよりも相対的に大きくなている。長手方向中央側の領域Ａの表面は、ラッピングペーパーで研磨することによって、表面粗さＲｚ＝１．０μｍとなっている。長手方向端部側の領域Ｂは、ラッピングペーパーで領域Ａよりも弱く研磨することによって、表面粗さＲｚ＝０．３μｍとなっている。このように、領域Ａの表面粗さＲｚを領域Ｂに対して相対的に大きくすることにより、クリーニングブレード２０１の長手方向の挙動を安定化することができる。

本参考例では被クリーニング部材（２次転写ローラ１１）が弾性体であるため、クリーニングブレード２０１との周方向における当接量（腹当たり量）が大きくり、食い込み部ができる。図１０（ａ）は被クリーニング部材が剛体の場合のクリーニングブレード２０１の当接状態を示す図である。図１０（ｂ）は被クリーニング部材が弾性体の場合のクリーニングブレード２０１の当接状態を示す図である。

図１０（ａ）に示す剛体の場合の腹当たり量αに対して、図１０（ｂ）に示す弾性体の場合の腹当たり量αが大きくなる。但しこれは、剛体と弾性体でクリーニングブレード２０１の当接圧を等しくした場合である。実際は弾性体の方がクリーニング性能に対して有利となるため、当接圧をある程度下げることができる。

被クリーニング部材が弾性体の方がクリーニング性能に対して有利となる理由を、図１０（ｂ）を用いて説明する。図１０（ｂ）に示すように、クリーニングブレード２０１の先端エッジによって、２次転写ローラ１１を押圧する。これにより、２次転写ローラ１１の表面は、図１０（ｂ）のβに示されたように、押圧部位では凹み、この凹んだ体積分が体積移動して移動方向上流側に円形基準径より突出した凸らみを形成する弾性変形をする。この状態で、２次転写ローラ１１を回転させると、表面に担持された現像剤のトナー粒子Ｔは、２次転写ローラ１１の円形基準径から凸らみ部位への移行部においては周方向に圧縮応力を受け、更に凸らみ部位に移行するに従って周方向に開放状態になる。この周方向への圧縮から開放へのプロセスに伴い、トナー粒子Ｔは、２次転写ローラ１１表面への付着力が低下し、２次転写ローラ１１表面から離脱し易くなる。この状態でクリーニングブレード２０１が押圧摺擦するために、良好なクリーニング性能が発揮できる。従って、剛体の場合と比較して、弾性体の場合ある程度クリーニングブレードの当接圧を下げることができるものの、絶対的な腹当たり量は大きくなる。腹当たり量が大きいと、クリーニングブレード２０１が２次転写ローラ１１に追従しやすくなるため、ブレード鳴きに対しては厳しくなる。一方、クリーニングブレード２０１の長手方向両端部の軽微な振動については、前述した実施形態と同様に、端部シール２０８、補助シール２０９による押圧によって抑えられている。従って、被クリーニング部材が弾性体の場合、クリーニングブレード２０１の長手方向中央部と端部との振動差がより顕著になる。

（２次転写ローラ１１、クリーニングブレード２０１の材質等）
２次転写ローラ１１は、φ１０のアルミ芯金の上に、ＮＢＲとヒドリン発泡ゴムからなる厚み４ｍｍの基層が形成され、さらにその上に、表層としてポリイミド樹脂からなる厚み５０μｍチューブを被覆したものを用いている。それ以外に、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテル、サルフォン、ＰＥＮ、熱可塑性、ポリイミド等の樹脂材料や、表面にアクリル等の樹脂硬化層や、ソリッド状のゴム等の弾性層を設けたものでもよい。最表層のポリイミドチューブは、表面抵抗率１×１０^１２Ω・ｃｍであり、２次転写ローラ１１の抵抗１×１０^７Ωとなるように抵抗調整を行っている。２次転写ローラ１１は、不図示のバネにより２次転写対向ローラ１８側に押圧されながら駆動されている。２次転写ローラ１１の外径はφ１８であり、硬度は９．８Ｎ荷重によるＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度６８°、マイクロ硬度７８°である。２次転写ローラ１１は、２次転写対向ローラ１８との間で所定のニップ幅を形成する必要があるため、弾性体であることが望ましい。但し、硬度が低すぎる場合、クリーニングブレード２０１の押圧による２次転写ローラ１１の凹み量が大きくなり、密着性が高まることから、ブレード鳴きが発生しやすくなる。このため、２次転写ローラ１１は、９．８Ｎ荷重によるＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度４０〜７５°、マイクロ硬度５０〜９５°であることが望ましい。

本参考例で用いるクリーニングブレード２０１のゴム硬度は７０°（ＪＩＳ−Ａ）であり、設定角θ＝２２°、中間転写ベルト３への当接圧＝０．３５Ｎ／ｃｍとなるように設定している。

（比較実験）
本参考例と、中間転写ベルト３の長手方向全域の表面粗さを均一とした比較例５〜８について、高温高湿環境下（３０℃８０％）と、低温低湿環境下（１５℃１０％）における、ブレード欠け、ブレード鳴き、クリーニング不良について比較実験を行った。表２は比較実験の評価結果である。評価項目は、ブレード欠け、ブレード鳴き、クリーニング不良の３つである。ブレード欠けにおいて、○：良好、×：欠け発生とした。ブレード鳴きにおいて、○：良好、×：断続的に発生とした。クリーニング不良において、○：良好、×：画像不良発生とした。

比較例５は、２次転写ローラ１１の表面を全く研磨していない状態であり、長手方向全域の表面粗さＲｚ＝０．３μｍとしている。比較例５は、２次転写ローラ１１が平滑に近く、特にクリーニングブレード２０１との摩擦係数が高くなる高温高湿環境において、ブレード鳴きが発生し、耐久に伴いブレードの欠けも発生した。

比較例６は、２次転写ローラ１１の表面をラッピングペーパーで研磨することによって、長手方向全域の表面粗さＲｚ＝１．０μｍとしている。比較例６は、摩擦係数を抑えたことによって、耐久に伴うブレードの欠けを防止できたものの、高温高湿環境におけるブレード鳴きが発生した。

比較例７は、２次転写ローラ１１の表面をラッピングペーパーで研磨することによって、長手方向全域の表面粗さＲｚ＝１．７μｍとしている。比較例７では、さらに摩擦係数を抑えたことによって、高温高湿環境におけるブレードの欠けだけでなく、高温高湿環境におけるブレード鳴きの発生も防止することができた。しかし、低温低湿環境において、クリーニング不良による画像不良が発生した。これは、トナーが表面の研磨目に入り込みブレードを擦り抜けたことによるものである。

比較例８は、２次転写ローラ１１の表面をラッピングペーパーで研磨することによって、長手方向全域の表面粗さＲｚ＝２．０μｍとしている。比較例８まで表面粗さＲｚを高くすることで、低温低湿環境のみならず高温高湿環境においても画像不良が発生するようになった。

第１参考例は、２次転写ローラ１１の長手方向中央部の表面粗さＲｚを端部に対して大きくした。これにより、クリーニングブレード２０１の長手方向の振動差を軽減することができ、高温高湿環境におけるクリーニングブレード２０１の鳴きや欠けと、低温低湿環境におけるクリーニング不良の発生を共に抑制することができた。

図１１は比較実験の結果と両立領域を示す図である。図１１において、★印が本参考例にあたる。領域Ａの表面粗さＲｚと領域Ｂの表面粗さＲｚが等しい場合、高温高湿環境におけるブレードの鳴きや欠けと、低温低湿環境におけるクリーニング不良とを両立する両立領域は１．０μｍ＜Ｒｚ（領域Ａ、Ｂ）＜１．４μｍである。このため、両立領域の設定レンジが領域Ａ、Ｂ共に０．４μｍと狭い。

本参考例のように、領域Ａの表面粗さＲｚを領域Ｂの表面粗さＲｚに対して大きくすることによって、両立領域は、図１１の★印を含む範囲ｂ（図１１中のグレー部分）となり、表面粗さＲｚの設定レンジが大きく拡がる。領域Ａ、Ｂの表面粗さＲｚは、０．４５μｍ＜Ｒｚ（領域Ａ）＜１．４μｍ、０．１５μｍ＜Ｒｚ（領域Ｂ）＜１．４μｍの間に設定すればよいことになる。

尚、本参考例に用いる２次転写ローラ１１は、製造上表面粗さＲｚを０．１５μｍ以下にすることが厳しいため、表面粗さＲｚ＝０．１５μｍ以下の評価は行っていない。しかし、表面研磨を行わないことにより、表面粗さＲｚはバラツキを踏まえて０．５μｍ以下に抑えることができる。従って、本参考例の場合、図１１の斜線範囲に示すように、領域Ｂを研磨せずにＲｚ（領域Ｂ）＜０．５μｍと設定し、領域Ａの表面粗さを０．７＜Ｒｚ（領域Ａ）＜１．４μｍと拡く設定することもできる。また、領域Ｂも若干研磨することによって０．９＜Ｒｚ（領域Ａ）＜１．４μｍ、Ｒｚ（領域Ｂ）＜０．８５μｍと設定するなど、その他用件に応じて可変とすることができる。

尚、上述した数値は、投入する２次転写ローラ１１やクリーニングブレード２０１の材質、或いはトナー粒径や形状等によって最適値が若干異なる。しかし、領域Ａの表面粗さＲｚ＞領域Ｂの表面粗さＲｚとすることにより、クリーニングブレード２０１の鳴きや欠けの抑制とクリーニング性能とを両立させる範囲が拡がるという関係性については変わらない。

また、本参考例におけるクリーニングブレード２０１の当接部材としては、端部シール２０８、補助シール２０９を用いているが、端部シール２０８のみを用いてもよい。この場合、端部シール２０８の長手方向中央側端部がクリーニングブレード２０１と当接する位置を境界線Ｌとして、長手方向中央側の領域Ａ′、長手方向端部側の領域Ｂ′に分けられる。そして、領域Ａ′の表面粗さＲｚ＞領域Ｂ′の表面粗さＲｚとすることにより、クリーニングブレード２０１の鳴きや欠けの抑制とクリーニング性能とを両立できる。

[第２参考例]
次に本発明に係る画像形成装置の第２参考例について図を用いて説明する。上記実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

本参考例の画像形成装置は、上記第１参考例の画像形成装置５１に、画像形成モードとして、画像余白部を有する通常モードの他に、画像余白部を有しない縁無しモードを持たせたものである。つまり、縁無しモードは、転写材の縁までトナー像を形成できるモードであり、転写材の少なくとも一つの縁にトナー像が転写されれば良い。

縁無しモードは、画像形成装置５１に接続されるホストコンピュータ等の外部装置によって選択可能になっている。プリントコントローラ（制御手段）が縁無し印字信号を取り込むと、縁無し印字に応じた画像形成の制御シーケンスを実行する。転写材（シートＰ）に対する印字領域を決定するマスク領域を、シートＰの先端部、後端部、左端部、右端部について各々所定幅（２ｍｍ）の塗り足し領域の分だけシートＰよりも大きな領域としている。そしてその塗り足し領域の部分までを含めた領域のトナー像を、感光ドラム５Ｙ〜５Ｋの表面に形成し、中間転写ベルト３へと転写する。そのトナー像を２次転写ローラ１１によりシートＰ上に転写することによってシートＰへの縁無し印字を達成している。２次転写ローラ１１の表面へと転写した塗り足し部のトナーは、２次転写装置２００にあるクリーニングブレード２０１により清掃される。トナー像が転写されたシートＰは、定着装置１４にて定着され、排出ローラ対２０を通して排出される。

＜２次転写装置２００＞
本参考例における２次転写装置２００の構成についても、上記第１参考例と全く同じである。しかしながら、下記の理由から、余白のある通常モードと、縁無しモードでは、クリーニングブレード２０１のクリーニング性、摩擦力等において相違点がある。

通常モード時の画像形成領域は、シートＰに対して内側である。このため、画像形成中に２次転写ローラ１１側にトナー像が転写されることは基本的にはない。従って、クリーニングブレード２０１と２次転写ローラ１１との当接状態は長手方向に対してはほぼ均一となる。

一方、縁無しモード時の画像形成領域は、転写材の外側の領域を含んでいる。このため、２次転写中においては、２次転写ローラ１１の転写材領域内側にはトナーは全く転写されず、２次転写ローラ１１の転写材領域外側には、トナー（所謂、塗り足しトナー）が転写される。従って、２次転写ローラ１１に当接しているクリーニングブレード２０１は２次転写中、トナーが全くない部分とトナーがある部分の両方に当接していることになる。

ブレードクリーニングを行う際に、トナーが存在しない部分と存在する部分が隣接している場合、その境界部分において、第１参考例の図５で説明したように、クリーニングブレード２０１に捩れが発生し、クリーニング不良が発生する場合がある。これは、潤滑剤としての役割を合わせ持つトナーが、被クリーニング部材上にある部分と無い部分が隣接することによって、両者の間に摩擦力の違いが生じ、クリーニングブレード２０１の軽微な振動が長手方向で不均一となるためである。

＜２次転写ローラ１１＞
図１２は本参考例における２次転写ローラ１１の長手位置関係を示している。図１２において、２次転写ローラ１１の長手方向（回転方向と直交する方向）の幅Ｎは２３０ｍｍである。そして、画像形成装置５１の最大紙幅サイズはＬＴＲ（２１６ｍｍ）である。従って、両端のトナー塗り足し分（２ｍｍ）を足した幅Ｃは２２０ｍｍとなる。

図１２において、Ｔは塗り足し部のトナーであり、クリーニングブレード２０１によって掻き落とされたこの塗り足しトナーＴが、クリーニングブレード２０１と２次転写ローラ１１との潤滑剤の役割を果たすことになる。クリーニングブレード２０１によって掻き落とされるトナー量は、当然印字モードやパターンによって異なる。しかし、塗り足しトナー量が少量の場合でも、クリーニングブレード２０１によって掻き落とされた塗り足しトナーＴが、最大紙幅から長手方向端部方向へ横流れし、クリーニングブレード２０１との間の潤滑剤の役割を果たす。

従って、クリーニングブレード２０１の軽微な振動を長手方向で均一にするためには、潤滑剤としてのトナーが存在する領域よりもさらに中央側の領域を粗す必要がある。本参考例においては、クリーニングブレード２０１によって掻き落とされたトナーＴの横流れ領域を考慮して、２次転写ローラ１１表面の最大通紙幅（最大通紙領域）であるＬＴＲ幅（２１６ｍｍ）よりもさらに２０ｍｍ内側の領域Ａを、表面粗さＲｚ（領域Ａ）＝０．８μｍとしている。

縁無しモードを出力する場合において、クリーニングブレード２０１の長手方向の振動を均一にするためには、潤滑剤として働くトナーの横流れ領域を考慮する必要があり、これはトナー粒径や形状等により異なる。本参考例においては、最大通紙幅よりも２０ｍｍ内側の領域を研磨しているが、少なくとも最大通紙幅よりも長手方向中央側の領域を研磨すればよい。また表面粗さＲｚとしては、上記第１参考例と同様に設定することによって、クリーニングブレード２０１の鳴き、欠けと、クリーニング性能との両立を図ることができる。

以上の構成で、高温高湿環境下（３０℃８０％）と、低温低湿環境下（１５℃１０％）における評価を行ったところ、上記第１参考例と同様の結果を得ることができた。

Ａ、Ｂ …領域
Ｌ …境界線
Ｎ …幅
Ｐ …シート
１ …給送カセット
３ …中間転写ベルト
２１ …クリーニングローラ
５０、５１ …画像形成装置
１００ …クリーニングユニット
１０１、２０１ …クリーニングブレード
１０２、２０２ …加圧バネ
１０３、２０３ …クリーニング容器
１０４、２０４ …ブレード保持板
１０５、２０５ …中心軸
１０６、２０６ …スクイシート
１０７ …保持板金
１０８、２０８ …端部シール
１０９、２０９ …補助シール
２００ …２次転写装置

Claims (5)

1. クリーニングブレードと、
   移動可能であり、前記クリーニングブレードによって表面上に付着したトナーを除去される被クリーニング部材と、
   前記クリーニングブレードの長手方向の両端部側にそれぞれ配置されるＬ字型の端部部材であって、前記クリーニングブレードの端部と、前記クリーニングブレードを前記被クリーニング部材の移動方向から見た際に前記端部部材が前記クリーニングブレードと重なる重なり領域とを覆う端部部材と、
   を有する画像形成装置において、
   前記被クリーニング部材は、前記重なり領域の前記長手方向中央側の端部を境界線として、その境界線より前記長手方向中央側の領域の表面粗さよりも、前記境界線より前記長手方向端部側の領域の表面粗さの方が平滑であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記長手方向において、前記境界線より端部側の領域は、少なくとも前記画像形成装置の最大通紙領域よりも端部側の領域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。
3. 画像形成モードとして転写材の縁まで画像を形成する縁無しモードを有し、
   前記被クリーニング部材の前記最大通紙領域より長手方向中央側の表面粗さは、前記最大通紙領域より長手方向端部側の表面粗さよりも粗いことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記被クリーニング部材は、トナー像を担持する中間転写ベルト又は像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写ローラであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記被クリーニング部材は、像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する２次転写ローラであり、９．８Ｎ荷重によるＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度が４０〜７５°の弾性体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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