JP6053471B2 - クリーニング装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられるクリーニング装置に関するものである。

近年の画像形成装置において、感光体ドラム（像担持体）の削れ量を従来の４分の１以下に抑え、高寿命化を図ったものが増えている。削れ量が４分の１以下になるということは、従来、３万枚〜７万枚だった寿命を、１２万枚〜３０万枚近くまで延ばせることになる。

この高寿命化に伴い、感光体ドラムをクリーニングするクリーニング装置においても、長寿命で、クリーニングブレードを安定的な押し付け圧で感光体ドラムに加圧する構成が要求されている。この構成として、クリーニングブレードの板金の端部に引っ張りコイルバネを引っ掛けて圧の均一化を図った構成が提案されている（特許文献１参照）。

特開平１１−３８８４６号公報

しかしながら、特許文献１は、クリーニングブレードの板金の端部に引っ張りコイルバネを引っ掛けて、クリーニングブレードを感光体ドラムに加圧する構成である。このため、クリーニングブレードの長手方向中央部の圧が弱くなり、感光体ドラムの中央部と端部の削れ量が異なる削れムラが発生してしまう。特に、近年の高画質化した画像形成装置においては、少しの削れムラが画像不良につながり、ハーフトーンの均一画像を出力した際、削れムラが画像の濃淡としてでてしまう。

そこで本発明は、簡易な構成で、クリーニングブレードから像担持体への圧を長期に渡って均一化しつつ、長手方向での圧分布調整が可能なクリーニング装置、及びこれを備えた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クリーニング装置は、枠体と、前記枠体内に設けられ、像担持体をクリーニングするクリーニングブレードと、前記クリーニングブレードを前記像担持体へ付勢する複数の圧縮コイルバネと、前記複数の圧縮コイルバネの数よりも多く設けられ、前記複数の圧縮コイルバネを固定するための複数のボスと、を有し、前記複数のボスの中から前記複数の圧縮コイルバネを設置するボスが選択可能となっており、前記複数の圧縮コイルバネを設置するボスの位置を変更することで前記クリーニングブレードの当接圧が変更可能となっていることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で、クリーニングブレードから像担持体への圧を長期に渡って均一化しつつ、長手方向での圧分布調整が可能なクリーニング装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 本実施形態に係るクリーニング装置の構成図である。 本実施形態に係る圧縮コイルバネの説明図である。 本実施形態に係るクリーニングブレード、圧縮コイルバネを外した状態における枠体の正面図である。 本実施形態に係るボスに圧縮コイルバネを取り付けた状態を示す図である。 本実施形態に係る圧縮コイルバネの圧の均一化の測定方法を示す図である。 クリーニングブレードの圧の均一化を図る別の方法を示す図である。 フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｈ．Ｆｉｓｈｅｒｅ社製）の出力チャートを示す図である。 本実施形態に係る感光体ドラムの構成図である。 本発明を用いた実施例１〜３と、比較例１〜４の実験結果を示す図である。

図１は本実施形態に係る画像形成装置１００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１００において、感光体ドラム（像担持体）１が帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電される。帯電された感光体ドラム１は、露光装置３により画像情報に応じたレーザー光を露光され、静電潜像が形成される。

感光体ドラム１に形成された静電潜像は、現像装置４によりトナーを用いてトナー像として現像される。現像装置４において、現像スリーブ５がホッパー部６に収容されたトナーを感光体ドラム１へ搬送している。

一方、不図示のトレイに収納されたシートＰは、給送ローラ（不図示）、レジストローラ８により、感光体ドラム１と転写ローラ７とのニップ部である転写部Ｔに搬送され、トナー像を転写される。トナー像を転写されたシートＰは、搬送ベルト１０により、定着装置１１に搬送され、ヒートローラ１２と加圧ローラ１３とのニップ部である定着部Ｎにて、加熱、加圧されてトナー像を定着され、装置本体外へ排出される。

一方、シートＰへトナー像を転写した後、感光体ドラム１に残った転写残トナー、紙粉等の残留物は、クリーニング装置１４のクリーニングブレード１５により除去され、回収トナー収容部１６に収容される。

（クリーニング装置１４）
図２はクリーニング装置１４の構成図である。図２に示すように、クリーニング装置１４は、枠体２１、クリーニングブレード１５、搖動軸２８、板金２９、複数の圧縮コイルバネ２７、廃トナー搬送スクリュー２３、飛散防止シート２４を有している。

クリーニングブレード１５は、枠体内に設けられ、板金２９に固定されている。板金２９は搖動軸２８を中心に回動可能となっている。圧縮コイルバネ２７は、枠体２１と板金２９の間に設けられており、板金２９を付勢することで、クリーニングブレード１５を感光体ドラム１に加圧している。

クリーニングブレード１５は、感光体ドラム１の表面にカウンター方向に当接しており、感光体ドラム１に残った転写残トナー等を掻き取り、枠体２１内に回収する。回収された転写残トナーは、飛散防止シート２４によりクリーニング装置１４の外へ漏れないようになっている。

クリーニングブレード１５の材質は、適度の弾性と硬度を有する材料であればいずれでもよい。一般的なものとして、例えばポリウレタン、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム、クロロプレンゴム等のエラストマー等が挙げられる。

クリーニングブレード１５の材質は、特に、摩擦により感光体ドラムを傷付けず、耐摩耗性の大きなポリウレタンが好ましい。更に、永久歪が小さいことを考えて、２液性熱硬化型ポリウレタン材料を用いることもある。硬化剤としては、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ハイドロキノンジエチロールエーテル、ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の一般的なウレタン硬化剤を用いることができる。

クリーニングブレード１５は、高硬度（ＪＩＳ−Ａ）のものがよく、６５〜８０度、好ましくは７０〜７７度のものがよい。６５度より低い硬度だと長寿命に問題があり、クリーニングブレード１５を長期にわたって使用した場合、クリーニングブレード１５の先端が丸まってきて、クリーニング能力が低下してしまう。また、８０度より高い硬度だと、クリーニングブレード１５を長期にわたって使用した場合、クリーニングブレード１５のへたり（倒れ）が発生する。このため、クリーニングブレード１５の長手方向におけるクリーニングブレード１５から感光体ドラム１への圧が均一でなくなってしまう。

圧縮コイルバネ２７の材質は、鉄、銅、ＳＵＳなどの一般的な金属がよい。圧縮コイルバネ２７のバネ定数としては０．４〜２．７Ｎ／ｍｍがよい。バネ定数が０．４Ｎ／ｍｍより小さくなると、クリーニング性能に支障がでてしまう。バネ定数が２．７Ｎ／ｍｍより大きくなると、圧が強くなりすぎて、クリーニングブレード１５が屈曲し、エッジではなく腹あたりになり、クリーニング性能に支障がでてしまう。

圧縮コイルバネ２７の径は、１〜１０ｍｍでよく、好ましくは２〜８ｍｍでよい。１ｍｍより小さいと圧縮コイルバネ２７が細くなり、板金２９に安定した力を与えられない。１０ｍｍより大きいと、圧の加重範囲が大きくなり、圧のムラが大きくなってしまう。すなわち、圧縮コイルバネ２７の径を、１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜８ｍｍとすることにより、クリーニングブレード１５を安定した力で付勢でき、圧のムラを抑えることができる。

図３（ａ）は本実施形態に係る圧縮コイルバネの説明図である。図３（ｂ）は比較例としての圧縮コイルバネの説明図である。図３（ａ）に示すように、本実施形態の圧縮コイルバネ２７において、圧縮コイルバネ２７の先端部２７ａが圧縮コイルバネ２７の長手方向に対して斜めに形成されており、先端部２７ａが板金２９を略垂直に付勢する。これにより、圧縮コイルバネ２７から板金２９への付勢が安定し、クリーニングブレード１５から感光体ドラム１への圧が安定する。

図３（ｂ）に示す比較例のように、先端部を斜めに形成していない圧縮コイルバネでは、クリーニングブレード１５を組みつけるとき、圧縮コイルバネが曲がりやすくなり、圧の掛かり方が不安定になり、圧の均一化が困難となる。但し、図３（ａ）の構成に限定されるわけではなく、図３（ｂ）の形態を採用してもよい。

図３（ａ）に示すように、本実施形態の圧縮コイルバネ２７の低面２７ｂ（先端部２７ａの逆側の端部で、圧縮コイルバネ２７の長手方向に直交する面）に対する先端部２７ａの角度θは、１〜３０°になればよい。角度θが１°より小さい場合、角度θが３０°より大きい場合には、圧をかけたとき、圧縮コイルバネ２７が曲がりやすくなり、圧の均一化ができない。すなわち、角度θを１〜３０°とするとにより、圧縮コイルバネ２７が曲がることなく組み付けることができ、圧の均一化が容易となる。

図４はクリーニングブレード１５を外した状態における枠体２１の正面図である。図４に示すように、枠体２１には、クリーニング装置１４の位置を決める位置決め軸３０４、回収した転写残トナーを排出する排出口３０５が設けられている。

また、枠体２１には、圧縮コイルバネ２７を固定する複数のボス３１、３２、３３が設けられている。ボス３１は、クリーニングブレード１５の長手方向一端に、間隔３０１を開けて長手方向に３つ配置されている。ボス３３は、クリーニングブレード１５の長手方向他端に、間隔３０３を開けて長手方向に３つ配置されている。ボス３２は、クリーニングブレード１５の長手方向中央に、間隔３０２を開けて長手方向と直交する方向に３つ配置されている。

図５はボス３１〜３３に圧縮コイルバネ２７を取り付けた状態を示す図である。図５に示すように、圧縮コイルバネ２７は、３つのボス３１のうちの１つと、３つのボス３２のうちの１つと、３つのボス３３のうちの１つと、の合計３つに嵌められる。圧縮コイルバネ２７を嵌めるボスの選択は、長手方向におけるクリーニングブレード１５から感光体ドラム１への圧が均一となるように行われる。

具体的には、ボス３１、３３においては、長手方向中央に近いボスを選択することで、長手方向中央の圧を高めることができる。また、ボス３２においては、搖動軸２８に近いボス３２を選択することで、長手方向中央の圧を高めることができる。

また、長手方向中央のボス３２の間隔３０２は、長手方向端部のボス３１、３３の間隔３０１、３０３に比べて広くしている。基本的には長手方向中央の圧が変化が大きいため、端部に比べて中央の方が広い間隔で圧の精度を出せるようにしている。また、左右のバランスを微妙に変化させることができるように、端部の間隔３０１、３０３を狭くしている。

なお、本実施形態では、ボス３１〜３２の個数は、それぞれ３個としたが、本発明は３個に限定されるものではない。また、ボス３１〜３２の径は、１〜１０ｍｍでよく、好ましくは２〜８ｍｍでよい。１ｍｍより小さいと圧縮コイルバネ２７が細くなり、板金２９に安定した力を与えられない。また、１０ｍｍより大きくなると、圧の加重範囲が大きくなってしまい、圧のムラが大きくなってしまう。すなわち、ボス３１〜３２の径を、１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜８ｍｍとすることにより、クリーニングブレード１５を安定した力で付勢でき、圧のムラを抑えることができる。

図６は本実施形態に係る圧縮コイルバネの圧の均一化の測定方法を示す図である。図６に示すように、クリーニングブレード１５を長手方向に５分割した５つの仮想ドラム５６に圧センサ５７をつける。そして、５つの圧センサ５７が検知した圧を素子５８にデジタル表示させる。これにより、クリーニングブレード１５の長手方向における圧の分布を測定する。

クリーニングブレード１５の感光体ドラム１への当接圧は、長手方向に５分割して測定した測定値の最大値と最小値の差が０．１Ｎ以内、好ましくは０．０７Ｎ以内となるように設定するのがよい。０．１Ｎ以内、好ましくは０．０７Ｎ以内とすることにより、簡易な構成で、圧を長期に渡って均一化し、安定的に維持することができ、削れムラの発生を抑え、長期に渡って良好な画像形成を行うことができる。

なお、クリーニングブレード１５の圧の均一化を図る別の方法として、図７に示すように、枠体２１のボス３２が設けられている部分に厚さ（圧縮コイルバネ２７の圧縮量）を調整できる多重構成となっている底部６１を設けてもよい。底部６１の厚さを厚くした場合には、圧縮コイルバネ２７の圧が大きくなる。このように、底部６１の厚さを調整することで、長手方向中央の圧縮コイルバネ２７の圧を調整することができ、圧の均一化を図ることができる。

（感光体ドラム１）
ＨＵ（ユニバーサル硬さ値）、弾性変形率は、微小硬さ測定装置：フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて測定した。フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）は、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読し連続的硬さを求めることができる。圧子は対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。荷重の条件は最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１ｓの保持時間で２７３点）測定した。

図８はフィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｈ．Ｆｉｓｈｅｒｅ社製）の出力チャートを示す図である。縦軸は荷重（ｍＮ）を示し、横軸は押し込み深さｈ（μｍ）を示す。段階的に荷重を増加させ６ｍＮまで荷重をかけ、その後同様に段階的に荷重を減少させた結果である。

ＨＵ（ユニバーサル硬さ値：以下ＨＵと呼ぶ）は、６ｍＮで押し込んだ時の同荷重下での押し込み深さから下記式（数１）によって規定される。

弾性変形率は圧子が膜に対して行った仕事量（エネルギー）、すなわち圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めたものであり、弾性変形率＝Ｗｅ／Ｗｔ×１００（％）となる。全仕事量Ｗｔ（ｎＷ）は図８中のＡ−Ｂ−Ｄ−Ａで囲まれる面積で表される。弾性変形の仕事量Ｗｅ（ｎＷ）は図８中のＣ−Ｂ−Ｄ−Ｃで囲まれる面積で表される。

有機電子写真感光体（感光体ドラム１）に求められる性能として機械的劣化に対する耐久性の向上が挙げられる。一般的に膜の硬度は外部応力に対する変形量が小さいほど高く、電子写真感光体も当然の如く鉛筆硬度やビッカース硬度が高いものが機械的劣化に対する耐久性が向上すると考えられている。しかしながら、これらの測定により得られる硬度が高いものが必ずしも耐久性の向上を望めたわけではなかった。

我々は鋭意検討の末、ＨＵと弾性変形率の値が、ある範囲の場合に感光体表面層の機械的劣化が起り難くなることを見出した。すなわち、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ^２以上２２０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、かつ、弾性変形率が４０％以上６５％以下である電子写真感光体を用いることによって飛躍的に向上した。また、更なる特性の向上にはＨＵ値が１６０Ｎ／ｍｍ^２以上２００Ｎ／ｍｍ^２以下であることがより好ましい。

ＨＵと弾性変形率を切り離してとらえることはできないが、例えばＨＵが２２０Ｎ／ｍｍ^２を超えるものであるとき、弾性変形率が４０％未満であるとクリーニングブレード１５や帯電ローラ２に挟まれた紙粉やトナーが感光体ドラム１の弾性力が不足しているが故に、弾性変形率が６５％より大きいと弾性変形率は高くても弾性変形量は小さくなってしまうが故に、結果として局部的に大きな圧力がかかり深い傷が発生してしまう。よって、ＨＵが高いものが必ずしも感光体ドラム１として最適ではないと考えられる。

また、ＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ^２未満で弾性変形率が６５％を超えるものの場合、たとえ弾性変形率が高くても塑性変形量も大きくなってしまいクリーニングブレード１５や帯電ローラ２に挟まれた紙粉やトナーが擦られることで、感光体ドラム１が削れたり細かい傷が発生したりしてしまう。

本発明に用いられる感光体ドラム１は、少なくとも表面層が重合または架橋して硬化された化合物を含有した電子写真感光体からなる。なお、この硬化手段としては、熱、可視光や紫外線などの光、更に放射線を用いることができる。

したがって、本実施形態において、感光体ドラム１の表面層を形成する方法としては、表面層用として用いられる、重合または架橋により硬化可能な化合物を、融解または含有している塗布溶液を用い、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、スピンコーティングなどにより塗布した後、この塗布された化合物を硬化手段により硬化する方法が採用される。

これらのうち、感光体ドラム１を効率よく大量生産する方法としては、浸漬コーティング法がもっとも好ましく、この本実施形態においても浸漬塗布法を採用することが可能である。

図９は本実施形態に係る感光体ドラム１の構成図である。図９（ａ）は外径がたとえば３０ｍｍの導電性基体（支持体）９１上に、電荷発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の感光層９３に含有する層構成の単層型の感光体ドラム１を示す。図９（ｂ）は支持体９１上に、電荷発生物質を含有する電荷発生層９４と電荷輸送物質を含有合する電荷輸送層９５を、順次または逆順に積層した構成の積層型を示す。感光層９３上に表面保護層９６を形成することも可能である。

また、本実施形態においては、少なくとも感光体ドラム１の表面層が、熱や可視光、紫外線などの光、さらに放射線により重合または架橋し硬化させることができる化合物を含有していればよい。そして、好ましくは、感光体ドラム１としての特性、特に残留電位などの電気的特性および耐久性の観点から、電荷発生層９４および電荷輸送層９５を順次積層した機能分離型の感光体構成、または、この機能分離型の感光体構成で積層された感光層９３上に、さらに表面保護層９６を形成した構成とするのが好ましい（図９（ｂ））。

本実施形態においては、表面層における、重合または架橋における化合物の硬化方法としては、感光体特性の劣化が少なく、残留電位の上昇が発生せず、十分な硬度を示すことができることから、放射線が用いられる。

この重合または架橋を発生させる際に使用する放射線としては、電子線またはガンマ線が望ましい。これらのうちの電子線を使用する場合、加速器として、スキャニング型、エレクトロンカーテン型、ブロードビーム型、パルス型およびラミナー型などのあらゆる形式を使用することが可能である。

また、電子線を照射する場合においては、本実施形態による感光体ドラム１における電気特性および耐久性能を発現するために、照射条件としては、加速電圧を２５０ｋＶ以下とするのが好ましく、１５０ｋＶ以下がより好ましい。また、照射線量を、１０ｋＪ／ｋｇ以上１０００ｋＪ／ｋｇ以下の範囲内にするのが好ましく、１５ｋＪ／ｋｇ以上５００ｋＪ／ｋｇ以下の範囲内とするのがより好ましい。

加速電圧が上述の範囲の上限より大きいと、感光体特性に対する電子線照射による損傷、いわゆるダメージが増加する傾向にある。また、照射線量が上述の範囲の下限より少ないと、硬化が不十分となりやすい。また、線量が多い場合には感光体特性の劣化が生じやすいため、この観点から、線量は、上述の範囲内から選択するのが望ましい。

また、重合または架橋が生じて硬化可能な表面層用の化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、および硬化後に達成される硬度の高さの観点から、分子内に不飽和重合性官能基を含むものが好ましい。

さらに、不飽和重合性官能基を分子内に有する分子の中でも、特に、アクリル基、メタクリル基およびスチレン基を有する化合物が好ましい。

また、本実施形態による不飽和重合性官能基を有する化合物とは、その構成単位の繰り返しの状態により、モノマーとオリゴマーとに大別される。モノマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返しがなく、比較的分子量の小さいものを示す。他方、オリゴマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返し数が２〜２０程度の重合体である。また、ポリマーまたはオリゴマーの末端のみに不飽和重合性官能基が結合した、いわゆるマクロノマーを、この第１の実施形態による表層用の硬化性化合物として使用することも可能である。

また、本実施形態による不飽和重合性官能基を有する化合物は、表面層として必要とされる電荷輸送機能を満足させるために、化合物が電荷輸送化合物を採用することが、より好ましい。この電化輸送化合物の中でも、正孔輸送機能を持った不飽和重合性化合物であることがさらに好ましい。

すなわち、感光体ドラム１の支持体９１としては、導電性を有するものであれば良く、具体的には、たとえばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレスなどの金属や、これらの合金を、ドラムまたはシート状に形成したもの、アルミニウムおよび銅などの金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウムおよび酸化錫などをプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独または結着樹脂とともに塗布することにより導電層を設けた金属、または、プラスチックフィルムや紙などを挙げることができる。

また、本実施形態においては、導電性支持体９１の表面上には、バリアー機能と接着機能とを有する下引き層９２を設けることができる。

下引き層９２は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、または感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される層である。

下引き層９２の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド、Ｎ−メトキシメチル化６ナイロン、共重合ナイロン、ニカワおよびゼラチンなどを使用することができる。これらの材料は、それぞれに適合した溶剤に溶解されて支持体表面に塗布される。そして、この下引き層の膜厚は、好適には、０．１〜２μｍである。

感光体ドラム１が機能分離型の感光体である場合は、電荷発生層９４および電荷輸送層９５を積層する。電荷発生層９４に用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル（Ｓｅ−Ｔｅ）、ピリピウム、チアピリリウム系染料、または、各種の中心金属および結晶系、具体的には、たとえばα、β、γ、ε、およびＸ型などの結晶型を有するフタロシアニン系化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、クナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニンおよびアモルファスシリコンなどを挙げることができる。

また、機能分離型の感光体の場合、電荷発生層９４は、電荷発生物質を０．３〜４倍量の結着樹脂および溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライターおよびロールミルなどの手段によって良好に分散し、分散液を塗布し、乾燥させて形成されるか、または電荷発生物質の蒸着膜など、単独組成の膜として形成される。ここで、この電荷発生層９４の膜圧は、典型的には、５μｍ以下であり、好適には、０．１〜２μｍである。

また、結着樹脂を用いる場合の例は、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、などのビニル化合物の重合体および共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。

本実施形態による不飽和重合性官能基を有する正孔輸送性化合物は、上述した電荷発生層５４上に電荷輸送層９５として用いることができる。または、電荷発生層９４上に、電荷輸送層５５と結着樹脂とからなる電荷輸送層５５を形成した後に、表面保護層９６として用いることもできる。

そして、正孔輸送性化合物を表面保護層９６として用いた場合、その下層にあたる電荷輸送層９５は適当な電荷輸送物質、たとえばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリスチルアントラセンなどの複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサドール、トリアゾール、またはカルバゾールなどの複素環化合物、トリフェニルアミンなどのトリアリールアミン誘導体、フェニレジンアミン誘導体、Ｎ−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの低分子化合物などを、上述の電荷発生層用樹脂から選択可能で適当な結着樹脂とともに溶剤に分散または溶解した溶液を、上述の公知の方法によって塗布し、乾燥させて形成することができる。

この場合の電荷輸送物質と結着樹脂との比率は、両者の全重量を１００とした場合に、電荷輸送物質の重量が３０〜１００の範囲内にあることが望ましく、更には５０〜１００の範囲で適宜選択するのが好ましい。

電荷輸送層９５における電化輸送物質の重量が、これらの範囲より小さいと、電荷輸送能が低下し、感度低下や残留電位の上昇などの問題点が発生する。この場合にも感光層９３の厚みは、５〜３０μｍの範囲である。また、このときの感光層９３の膜厚とは、電荷発生層９４、電荷輸送層９５および表面保護層９６におけるそれぞれの膜厚を合計したものである。

いずれの場合も、表面層の形成方法は、正孔輸送性化合物を含有する溶液を塗布後、重合または硬化反応させるのが一般的である。なお、あらかじめ正孔輸送性化合物を含む溶液を反応させることにより硬化物を得た後、再度溶剤中に分散または溶解させたものなどを用いて、表面層を形成することも可能である。

また、上述の溶液を塗布する方法としては、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、およびスピンコーティングなどが知られている。そして、効率性／生産性の観点から、溶液を塗布する方法としては、浸漬コーティング法が望ましい。なお、蒸着やプラズマ処理などの、その他公知の製膜方法を適宜選択することが可能である。

また、本実施形態による表面保護層９６中においては、導電性粒子を混入させることも可能である。この導電性粒子としては、金属、金属酸化物およびカーボンブラックなどを挙げることができる。

これらの導電性粒子としての金属は、具体的には、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、ステンレスおよび銀を挙げることができ、さらに、導電性粒子としては、これらの金属をプラスチックの粒子の表面に蒸着したものなどを挙げることができる。

また、導電性粒子としての金属酸化物は、具体的には、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズおよびアンチモンをドープした酸化ジルコニウムなどを挙げることができる。

また、これらの金属酸化物は、それぞれ単独で用いたり、２種類以上を組み合わせて用いたりすることが可能である。なお、２種以上を組み合わせる場合には、単に混合することも可能であり、固溶体や融着を施すことも可能である。

また、本実施形態において用いられる導電性粒子の平均粒径は、表面保護層９６の透明性の観点から、０．３μｍ以下にすることが好ましく、より好適には、０．１μｍ以下にすることが望ましい。さらに、上述した導電性粒子の材料において、透明性などの観点から金属酸化物を用いることが特に好ましい。

表面保護層９６中における導電性金属酸化物粒子の割合は、直接的に表面保護層９６の抵抗を決定する要因の１つである。したがって、表面保護層９６の比抵抗は、１０^８〜１０^１３Ωｍ（１０^１０〜１０^１５Ωｃｍ）の範囲にすることが望ましい。

また、本実施形態においては、表面層中にはフッ素原子含有樹脂粒子を含有することも可能である。このフッ素原子含有樹脂粒子としては、４フッ化チレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、６フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、２フッ化２塩化エチレン樹脂および、これらの共重合体の中から少なくとも１種類以上を適宜選択するのが好ましい。

そして、上述のフッ素原子含有樹脂粒子としては、特に、４フッ化エチレン樹脂およびフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。なお、樹脂粒子の分子量や粒径は、適宜選択することが可能であり、必ずしも上述の分子量や粒径に限定されるものではない。

表面層中におけるフッ素原子含有樹脂の割合は、表面層の全質量に対して、典型的には、５〜４０重量％であり、好適には、１０〜３０重量％である。これは、フッ素原子含有樹脂粒子の割合が、４０重量％より多いと表面層の機械的強度が低下し易くなり、５重量％より少ないと表面層の表面の離型性、表面層の耐磨耗性や耐傷性が不十分になる可能性があるためである。

本実施形態においては、分散性、結着性および対候性をより向上させるために、表面層中に、ラジカル補足剤や酸化防止剤などの添加物を加えることも可能である。また、この第１の実施形態において表面保護層の膜厚は、好適には、０．２〜１０μｍの範囲であり、より好適には、０．５〜６μｍの範囲である。

また、本発明の重要なポイントとなる表面形状であるが、表面が基本的に研磨されていることが特徴である。研磨の状態であるが、表面の粗さ（Ｒｚ：十点平均粗さ［ＪＩＳＢ０６０１−１９８２］）が０．２〜２μｍであることが重要である。０．２μｍ以下だと無機粉体が研磨目にうまく入らずに研磨剤の効果をなさない。また、２μｍより大きいと傷の大きさが画像に表れ、画像不良となる。

また、研磨手段としては、研磨テープ（ラッピングペーパー）、研磨ローラ、磁性粉体、バフ研磨等の研磨方法やこれらの組合せによる研磨等、特に制限されるものではなく、目的の表面形状に制御するために適宜選択して使用することが好ましい。

特に本発明における感光体ドラム１の研磨方法は不図示の研磨装置を使用して、回転する感光体ドラム１に対して、研磨テープを周巻した弾性ローラを加圧回転させ、研磨テープの定量送り出しを行いながら、調整を行った。ここで使用した研磨テープは、ＳｉＣを砥粒としたラッピングテープＬＴ−Ｃ２０００を用いたが、砥粒は、ＡＬ２Ｏ３やＦｅ２Ｏ３などを用いても良い。

本発明に係わる感光体ドラム１の削れ量の求め方及び測定方法としては、電子写真装置（例えばｉＲ２５４５［キヤノン株式会社製］）に上記の感光体（３０Φ）を入れ、通常環境（２０℃／５０％）でトナー載り量０．０２５±０．０１５ｇ／Ａ４サイズの画像を１枚間欠で通紙試験を行い、表層の膜厚を渦電流式膜厚計（Ｆｉｓｈｅｒ社製）で測定し、初期の膜厚と比べていくら削れたかを計算する。その数字を通紙枚数で割り、単位をμｍ／１万枚とすると削れ量がでてくる。この感光体の削れ量については、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下／１万枚がよい。更に好ましくは０．０５μｍ以上０．３μｍ以下／１万枚がよい。これは、０．０１μｍ未満／１万枚になると、それこそほとんど削れないために帯電生成物条件の影響が多きすぎてトナーの潤滑効果だけでトルクアップは防げなくなる。また、０．５μｍ／１万枚より大きく削れると１００枚で５μｍよりも多く削れ、高寿命をかたる上では物足りないものとなる。

（実験）
図１０は本発明を用いた実施例１〜３と、比較例１〜４の実験結果を示す図である。

（実施例１）
本発明を用いた実施例１のクリーニング装置１４は、下記に示す配合にもとづいて、クリーニングブレード用のシートを作成している。ポリエステルポリオール（商品名：ニッポラン、日本ポリウレタン社製）：１００重量部、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）：４１重量部、１，４−ブタンジオール：６重量部。

ポリエステルポリオールを脱水処理後、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を混入し、１１５℃で２０分間加熱反応させて、プレポリマーを得た。このプレポリマーに１，４−ブタンジオールを添加し混合物を得た。この混合物を用いて、遠心成形機を使用してシート状物を作製した。

このシートは、厚み２ｍｍ、硬度が７０°（ＪＩＳＡ）で、永久歪は０．５％であった。このシートを短冊状に所定の大きさにカットし、リン酸塩処理されたリン酸塩処理された鉄板（新日本製鉄（株）製、商品名：ボンデ鋼板）の上部４ｍｍの位置に接着剤（セメダイン（株）製ＥＰ−００１）、１００μｍ）を８０℃に加熱融着し、クリーニングブレード１５を得た。

このクリーニングブレード１５を用い、圧縮コイルバネ２７（バネ定数１Ｎ／ｍｍ、４ｍｍ径、先端角度１５°）は、ボス３１〜３３の各３つの位置のうちすべて真ん中のボスにセットした。

圧を測定したところ、長手方向に５分割して測定した測定値の最大値と最小値の差が０．４Ｎになった。このため、長手方向中央のボス３２の真ん中のボス３２に設置した圧縮コイルバネ２７を搖動軸２８に近い上部のボス３２に移動し、再度計測した。その結果、５分割の最大値と最小値の差が０．０５Ｎになった。この構成のクリーニングブレード１５を用いて感光体ドラム１としては、以下のようにして作成した。そのとき組むのが非常に容易だった。

次に、感光体ドラム１として、３０φのアルミニウムシリンダー（スラスト長３６０ｍｍ）を硬度試験用と実機テスト用との２つ用意する。導電層用の塗料を以下の手順で調整した。１０％の酸化アンチモンを含有する酸化スズで被覆した導電性酸化チタン粉体：５０重量部、フェノール樹脂：２５重量部、メチルセロソルブ：２０重量部、メタノール：５重量部、シリコーンオイル（ポリジメチルシロキサンポリオキシアルキレン共重合体、平均分子量３０００）：０．００２重量部をφ１ｍｍガラスビーズを用いたサンドミル装置で２時間分散して調整した。この塗料をアルミニウムシリンダー上に浸漬塗布方法で塗布し、１４０℃で３０分乾燥して、膜厚２０μｍの導電層を形成した。

次に、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン：５重量部をメタノール：９５重量部中に溶解し、中間層用塗料を調整した。この塗料を前記の導電層上に浸漬コーティング法によって塗布し、１００℃で２０分間乾燥して、０．６μｍの中間層を形成した。

次に、ＣｕＫαのＸ線回折におけるブラック角２θ±０．２度が９．０度、１４．２度、２３．９度及び２７．１度に強いピ−クを有するオキシチタニウムフタロシアニン：３重量部、ポリビニルブチラ−ル（商品名エスレックＢＭ２、積水化学（株）製）：３重量部、シクロヘキサノン：３５重量部をφ１ｍｍガラスビ−ズを用いたサンドミル装置で２時間分散して、その後に酢酸エチル：６０重量部を加えて電荷発生層用塗料を調製した。この塗料を前記の中間層の上に浸漬塗布方法で塗布して５０℃で１０分間乾燥し、膜厚０．２μｍの電荷発生層を形成した。

電荷発生層を形成した後、下記構造式（化１）のスチリル化合物：１０重量部、下記構造式（化２）の繰り返し単位を有するポリカーボネイト樹脂：１０重量部を、モノクロロベンゼン：５０重量部、ジクロロメタン：３０重量部の混合溶媒中に溶解し、電荷輸送層用塗布液を調整した。この塗布液を前記の電荷発生層上に浸漬コーティングし、１２０℃で一時間乾燥することによって膜厚が２０μｍの電荷輸送層を形成した。

次いで、下記構造式（化３）の正孔輸送性化合物：６０重量部をモノクロロベンゼン：５０重量部、ジクロロメタン：５０重量部の混合溶媒中に溶解し保護層用塗料を調整した。この保護層用塗料には、フッ素原子含有樹脂粒子として４フッ化エチレン樹脂を保護層の全重量に対して３０重量％を含有させた。

この塗布液を前記の電荷輸送層上にコーティングしたあと、画像形成領域（現像可能領域）が２９５ｍｍなのでドラムシリンダの両端部（両端から３２．５ｍｍの部分）に電子線があたらないようにマスキングをし、酸素濃度１０ｐｐｍの雰囲気下で加速電圧１５０ＫＶ、照射線量５０ＫＧｙの条件で電子線を照射した。その後、マスキングをとって、引き続いて、同雰囲気下で感光体の温度が１００℃になる条件で１０分加熱処理をおこない、膜厚５μｍの保護層を形成し、感光体ドラム１を得た。

硬度試験用の感光体ドラム１を２５℃湿度５０％の環境下に２４時間放置した後、前述した微小硬さ測定装置：フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて、ＨＵ及び弾性変形率を求めると、ＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１９０Ｎ／ｍｍ２、Ｗｅ（弾性変形率）が４６％であった。

試験用の感光体ドラム１をｉＲ２５４５（キヤノン株式会社製）に入れ、通常環境下（２０℃／５０％）でトナー載り量０．０２５ｇ／Ａ４サイズの画像を１枚間欠で通紙画像試験（１０万枚）を行い、表層の膜厚を渦電流式膜厚計（Ｆｉｓｈｅｒ社製）で測定した。その際、画像可能領域の削れ量は０．１μｍ／１万枚となった。

この通紙耐久の結果、１０万枚以上通紙しても削れムラによる画像不良もなく、安定的なクリーニング性能も満足しながら高耐久可能な結果となった。

（実施例２）
本発明を用いた実施例２では、上記実施例１において、図７に示すように底部６１による底上げを２ｍｍ行い、すべてボス３１〜３３において真ん中のボスに圧縮コイルバネ２７をセッティングした。そして、実施例１と同様の通紙、画像試験を行った。

実施例２における５分割の最大値と最小値の差は０．０２Ｎとなった。その際の画像可能領域の削れ量は０．１μｍ／１万枚となった。

この通紙耐久の結果、１０万枚以上通紙しても画像上問題なく、しかもクリーニング性能も満足しながらクリーニングブレード１５の捲れも発生せず、高耐久可能な結果となった。

（実施例３）
本発明を用いた実施例３では、上記実施例１での圧縮コイルバネ２７のバネ定数を、長手方向端部の圧縮コイルバネ２７はバネ定数１Ｎ／ｍｍ、４ｍｍ径とし、長手方向中央の圧縮コイルバネ２７は、バネ定数１．２Ｎ／ｍｍ、４ｍｍ径にした。そして、実施例１と同様の通紙、画像試験を行った。

実施例３における５分割の最大値と最小値の差は０．０５Ｎとなった。その際の画像可能領域の削れ量は０．１μｍ／１万枚となり、クリーニング端部の削れ量は２．５μｍ／１万枚となった。

この通紙耐久の結果、１０万枚以上通紙しても画像上問題なく、しかもクリーニング性能も満足しながらクリーニングブレードの捲れも発生せず、高耐久可能な結果となった。

（実施例4）
実施例１と異なる点について説明する。本実施例では、それぞれ異なる製品機種A（第１の画像形成装置）と機種B（第２の画像形成装置）に対して装着可能なカートリッジ（クリーニング装置）とし、機種に応じて、クリーニングブレードを加圧するボスの位置を選択できるように複数のボス（A機種用ボス、B機種用ボス）を用意している。こうすることで、異なる機種のカートリッジ構成を共通化でき、生産コストをさげるメリットがある。ボスの位置を変更することでクリーニングブレードの当接圧が変更可能となっている。

例えば、B機種用のボスを選択すると、圧縮コイルバネの位置を内側にもってくることで中央部のブレード圧が上がりクリーニング性が向上する。そのため、クリーニングしにくいトナー（例えば、円形度の高いトナー）を採用した機種でも良好なクリーニングを保証できる。一方、A機種用を選択すると、例えば、クリーニング圧を小さくすることができる。このため、比較的クリーニングしやすいトナーを採用する機種の場合は、寿命を優先してこのような構成を選択することもできる。

（実施例5）
実施例４では、異なる機種に装着可能なカートリッジとし、かつ、機種に応じてバネを装着するボスの位置を選択できる例について説明した。本実施例では、同一機種において、色毎に用いるカートリッジ（着脱可能なクリーニング装置）を共通化しつつも、枠体内部に設けられたクリーニングブレードを加圧するボスの位置を色毎に選択できる構成となっている。すなわち、画像形成装置の第１の色の画像形成を行う第１の画像形成部と、画像形成装置の第１の画像形成部とは異なる第２の色の画像形成を行う第２の画像形成部と、の各々に装着可能となっている。

例えば、本体におけるドラムカートリッジが色カートリッジとＢｋカートリッジでドラム材料が異なる場合といった場合において、ドラムに応じて上記カートリッジの圧縮コイルバネの位置を変更する。こうすることで同一なカートリッジとして使用可能としながら、良好なクリーニングを保証できる。図11のようなカートリッジで色カートリッジは使用枚数もＢｋより少ないので、内側にコイルバネを設置してもよい。また、Ｂｋカートリッジは使用枚数が基本的に多くなり、ドラムも実施例1と同様の超寿命のドラムを使用してもよい。

その際の色カートリッジの画像可能領域の削れ量は2μｍ/1万枚であった。また、Ｂｋカートリッジの削れ量は０．１μｍ／１万枚となった。これを実施例1と同様の通紙耐久の結果、4万枚以上の色カートリッジ寿命に対して、更に10万枚以上のＢＫカートリッジの寿命に対してもクリーニング不良もなく、同一のカートリッジを複数の本体に可能に使用できることが分かった。

（比較例１）
比較例１では、上記実施例１の圧縮コイルバネ２７、ボス３１〜３３に変えて、板金２９の端部に引っ張りコイルバネ設けて、圧を均一にした。そして、実施例１と同様の通紙、画像試験を行った。

比較例１における５分割の最大値と最小値の差は０．４Ｎとなり、５万枚ぐらいから端部にスジが発生し、１０万枚時点では画像不良となった。

（比較例２）
比較例２では、上記実施例１のボス３１〜３３がないものとした。そして、実施例１と同様の通紙、画像試験を行った。

比較例１における５分割の最大値と最小値の差は０．２Ｎだったが、耐久すると、２万枚ぐらいから圧縮コイルバネ２７が外れ、クリーニング不良が発生し、とても使い物にならなかった、
（比較例３）
比較例３では、上記実施例１におけるボス３１〜３３の位置について、長手方向中央のボス３２と、長手方向端部のボス３１、３３において、ボスの間隔３０１〜３０３をそれぞれ等間隔にした。そして、実施例１と同様の通紙、画像試験を行った。

比較例３における５分割の最大値と最小値の差は０．２５Ｎまで小さくできたが、１５万枚ぐらいで画像不良がうっすら見えてくるようになった。

（比較例４）
比較例４では、上記実施例１における圧縮コイルバネ２７の先端部を斜めに形成していない平らなものとした。そして、実施例１と同様の通紙、画像試験を行った。

比較例３における５分割の最大値と最小値の差は１．２５Ｎまで大きくなり、すぐにクリーニング不良が発生し、とても使いものにならなかった。また、組立性は最悪であった。

Ｐ …シート
１ …感光体ドラム
１４ …クリーニング装置
１５ …クリーニングブレード
１６ …回収トナー収容部
２１ …枠体
２３ …廃トナー搬送スクリュー
２４ …飛散防止シート
２７ …圧縮コイルバネ
２７ａ …先端部
２８ …搖動軸
２９ …板金
３０１〜３０３ …間隔
３０４ …位置決め軸
３１〜３３ …ボス
５６ …仮想ドラム
５７ …圧センサ
５８ …素子
６１ …底部
９１ …導電性基体
９３ …感光層
９４ …電荷発生層
９５ …電荷輸送層
９６ …表面保護層
１００ …画像形成装置

Claims (8)

1. 枠体と、
   前記枠体内に設けられ、像担持体をクリーニングするクリーニングブレードと、
   前記クリーニングブレードを前記像担持体へ付勢する複数の圧縮コイルバネと、
   前記複数の圧縮コイルバネの数よりも多く設けられ、前記複数の圧縮コイルバネを固定するための複数のボスと、を有し、
   前記複数のボスの中から前記複数の圧縮コイルバネを設置するボスが選択可能となっており、前記複数の圧縮コイルバネを設置するボスの位置を変更することで前記クリーニングブレードの当接圧が変更可能となっていることを特徴とするクリーニング装置。
2. 第１の画像形成装置と、前記第１の画像形成装置とは異なる機種の第２の画像形成装置の各々に着脱可能なクリーニング装置であって、
   枠体と、
   前記枠体内部に設けられ、像担持体をクリーニングするクリーニングブレードと、
   前記クリーニングブレードを前記像担持体へ付勢する複数の圧縮コイルバネと、
   前記複数の圧縮コイルバネの数よりも多く設けられ、前記複数の圧縮コイルバネを固定するための複数のボスと、を有し、
   装着される機種に応じて、前記複数のボスの中から前記複数の圧縮コイルバネを設置するボスが選択可能となっており、前記複数の圧縮コイルバネを設置するボスの位置を変更することで前記クリーニングブレードの当接圧が変更可能となっていることを特徴とするクリーニング装置。
3. 画像形成装置の第１の画像形成部と、前記画像形成装置の前記第１の画像形成部とは異なる第２の画像形成部と、の各々に装着可能なクリーニング装置であって、
   枠体と、
   前記枠体内部に設けられ、像担持体をクリーニングするクリーニングブレードと、
   前記クリーニングブレードを前記像担持体へ付勢する複数の圧縮コイルバネと、
   前記複数の圧縮コイルバネの数よりも多く設けられ、前記複数の圧縮コイルバネを固定するための複数のボスと、を有し、
   装着される画像形成部に応じて、前記複数のボスの中から前記複数の圧縮コイルバネを設置するボスが選択可能となっており、前記複数の圧縮コイルバネを設置するボスの位置を変更することで前記クリーニングブレードの当接圧が変更可能となっていることを特徴とするクリーニング装置。
4. 前記複数のボスは、前記クリーニングブレードの長手方向中央と、長手方向端部に設けられており、
   前記長手方向中央のボスが設けられている部分の厚さを調整し、前記クリーニングブレードの当接圧を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
5. 前記複数のボスは、前記クリーニングブレードの長手方向中央と、長手方向端部に設けられており、
   前記長手方向中央の複数のボスの間隔は、前記長手方向端部の複数のボスの間隔より広くなっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
6. 前記圧縮コイルバネの先端部が前記圧縮コイルバネの長手方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
7. 静電潜像を担持する像担持体と、
   前記像担持体をクリーニングする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のクリーニング装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記像担持体は、２５℃湿度５０％の環境下で、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ^２以上２２０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、かつ弾性変形率が４０％以上６５％以下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。

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