(57)【要約】【課題】  球形、小径のトナーのクリーニングが適切にできると共に、ブレードと像担持体の摺擦による摩耗が低減できて、長期間、品質の安定した画像形成装置を提供する。【解決手段】  画像形成装置は、ブレードクリーニング方式で像担持体上の残存トナーを除去するクリーニング装置１６を備えた電子写真方式の画像形成装置である。クリーニング装置１６は、そのブレード２１の接触圧力が１Mpa以上で感光体ドラム２に当接する。クリーニング装置１６には、塗布ローラ２３に潤滑剤２２を当接させて、塗布ローラ２３で感光体ドラム２表面に潤滑層を形成する装置も設けられている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレードクリーニング方式で像担持体上の残存トナーを除去するクリーニング装置を備えた電子写真方式の画像形成装置において、
前記クリーニング装置は、そのブレードの接触圧力が１Mpa以上で前記像担持体に当接し、
像担持体表面に潤滑層を形成する手段を備えたこと、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ブレードは、ブレード本体と当該ブレード本体を支持する支持板とからなり、前記支持板の片側平面と前記ブレード本体の段差部の平面とが接合され、前記支持板の厚さ部と前記ブレード本体の段差部とが接合されていること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ブレードは、その先端部が切断面であり前記像担持体と接触する状態で当接されること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ブレード本体は、ゴム硬度（ＪＩＳＡ硬度）が６５°〜８０°の範囲内にあるゴムブレードであること、を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ブレード本体の尾端部の厚さは先端部の厚さより大きく、前記支持板と前記先端部の厚さの和より小さいこと、を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ブレードと像担持体間の摩擦係数を０．８以下で０より大きくすること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記ブレード本体は、２３℃における反発弾性係数が３０％以下で０％より大きく、１０℃〜４０℃の変化率が３５０％以下で０％より大きいゴムブレードであること、を特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記潤滑層を形成する手段は、潤滑剤を塗布するローラを所定の方向に回転させることで前記潤滑層を形成すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記潤滑層を形成する手段は、前記像担持体上の潜像を現像する現像剤に前記潤滑剤を混合したものをローラの回転によって前記像担持体上に接触塗布すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記クリーニング装置と、前記像担持体、現像装置及び帯電装置の少なくとも１つとは一体化構造とされて、本画像形成装置本体に対して着脱できるプロセスカートリッジを構成していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像担持体を複数備え、この各像担持体上にそれぞれ異なる色のトナー画像を形成して当該各色のトナー画像を重ね合わせてカラー画像を形成し、前記プロセスカートリッジは前記像担持体ごとに設けられていること、を特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、現像剤の形状係数SF1が100〜150で、清掃手段は線圧55gf/cm〜105gf/cmの当接圧で像担持体に当接する弾性ブレードを有し、潤滑剤塗布機構によって像担持体の回転駆動距離が525ｍとなるまでに少なくとも潤滑剤を0.4kg以上塗布する技術について開示されている。
【０００３】
特許文献２には、クリーニング部材表面に潤滑剤を塗布する為の潤滑剤塗布手段を設け、被クリーニング部材の長手中央域への潤滑剤塗布量を長手両端域へのそれよりも低減する技術について開示されている。
【０００４】
特許文献３には、潤滑剤塗布装置を持ち、クリーニングブレードの像担持体に対する線圧は0.2〜0.5N/cm、当接角は22〜32°、ブレード材質の反発弾性率45〜65%、300%モジュラスは1000〜2500N／cm2である技術について開示されている。
【０００５】
特許文献４には、クリーニングブレードを有する電子写真画像形成方法において、トナー中にステアリン酸亜鉛がトナー重量に対して0.01%以上、0.5%以下の量含有し、且つ、ブレードは支持部材にブレードの感光体当接面側で実質的に保持されている技術について開示されている。
【０００６】
特許文献５には、現像剤の形状係数SF1が100〜150で、清掃手段は線圧55gf/cm〜105gf/cmの当接圧で像担持体に当接する弾性ブレードを有し、固形状の潤滑剤と、潤滑剤と感光ドラムとが接するように配置された潤滑剤塗布ローラを回転させることで感光ドラム表面に潤滑剤を塗布する技術について開示されている。
【０００７】
特許文献６には、ブレードの50℃における300%引っ張り応力が50kgf/cm2以上の熱可塑性樹脂について開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−０７５７５２号公報
【特許文献２】特開２００２−５５５８０号公報
【特許文献３】特開２００３−５８００９号公報
【特許文献４】特開平１１−１８４３４０号公報
【特許文献５】特開平１１−２８８１９４号公報
【特許文献６】特開平８−３６３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電子写真形成法では、帯電手段を用いて像担持体表面を一様に正もしくは負電荷を帯電させた後、画像に応じた露光を施し、静電潜像を形成する。そして、現像装置で像担持体上の静電潜像とは逆極性に帯電したトナーが潜像を現像し、転写手段を用いて紙等の転写紙もしくは中間転写媒体にトナー像を転写する。像担持体上の転写残トナーをクリーニング装置によって像担持体上から除去し、感光体ドラム表面上にトナーのない状態で帯電手段に循環することで、繰り返し使用することが可能となる。
【００１０】
このクリーニング装置には、ブレードクリーニング方式、導電性もしくは絶縁性のファーブラシローラ方式、磁性ローラ表面上に磁性粉末を着磁した磁気ブラシクリーニング方式等のクリーニング装置が知られているが、上記のファーブラシクリーニングや磁気ブラシクリーニング装置では、機構や条件が複雑であり装置が大型化したり、コストアップになる等の欠点があった。そこで、安価な方式としてブレードクリーニング方式がよく用いられる。
【００１１】
ブレードクリーニング方式のクリーニング装置は像担持体表面に平行で、像担持体表面の移動方向に直行し、像担持体を支持しているケーシングに固定されているブレード支持部材に所定量の自由端長（突き出し量）を有し、像担持体の表面を清掃するために該像担持体の表面に向かってカウンタ方向にクリーニングブレードが取り付けられている。クリーニングの当接圧、クリーニング角度、クリーニングブレードの硬度、クリーニングブレードの材質、クリーニングブレードの自由端長（突き出し量）やクリーニングブレードの厚さを像担持体の線速に応じて最適化している。トナーのすり抜けやブレード稜線欠けによるクリーニング不良、ブレードと像担持体間で発生する鳴きやビビリ、ブレードのめくれ、ブレードの掻き取り性能不足による像担持体表面へのトナー添加物や紙粉の付着によって発生するフィルミングによる異常画像が発生しないように条件設定している。
【００１２】
ところで、近年の電子写真法等では２４００ｄｐｉ等の高画質化を可能にするためにトナーも小粒径化となる傾向にある。トナーの小粒径化はトナーのクリーニングが困難になる方向であり、より像担持体上の転写残トナーに対するクリーニング能力の余裕度を確保することが難しくなっている。また、トナーの製造においても省エネ化の為に重合工法が主流となってきた。重合工法においてはトナー形状を異形化する工程のない球形で使用することが、最もコスト的に有利となる。球形化することで転写効率が向上し、転写残トナーとして廃棄されるものが低減し、より一層省エネ効果が上がる。
【００１３】
しかし、近年の高画質化の達成手段として、このようなトナー形状の球形化、あるいは、トナーの小粒径化とが進められてきており、トナーの小粒径化は潜像担持体へのファンデルワールス力の増大を引き起こし、従来のクリーニングブレードで潜像担持体表面を清掃することが困難になってきている。
【００１４】
そこで、この改善策としてブレードと像担持体間の線圧を上げることで、小径且つ球形なトナーのクリーニングが可能であることが判ってきた。しかし、一概に押しつけ圧を大きくして線圧を上げることは、像担持体の表面層やブレードを摩耗させたり、像担時体表面へスクラッチ傷を起こすなどの問題がある。ブレードもまた、感光体ドラムの摩擦係数が大きいとブレードの変形量が大きくなり、トナーのすり抜け、ブレード鳴きやビビリ等の不具合が発生する。
【００１５】
また、ブレードクリーニングシステムは、ブレードと像担持体の付着力に応じた均一な押し圧力で隙間無く像担持体に接触させることが出来れば、上手く機能すると考えられていた。さらに、このようなブレード体としては、ポリウレタンエラストマーからなる板状成型物を所定寸法裁断してブレード部材とし、これに接着剤を介して鋼製の支持板に接着一体化したものが一般的に用いられている。また、予め支持板に接着剤を塗布、乾燥しておき、これを金型に取付け、金型内にポリウレタンエラストマー形成液を注入し、架橋効果させて、硬化と同時にポリウレタンエラストマーからなるブレード部材を支持板に接着してなるものも知られている。これらのブレード体は、クリーニング性を得る為、通常像担持体に圧接して用いられるのが普通である。圧接して用いられる場合、機能を長期に渡って発揮するためには、圧接力の経時低下を小さく抑えることが必要であり、そのためブレード部材そのものを永久歪みの少ない、即ちヘタリのすくないものにする試みが種々なされてきた。
【００１６】
しかし、画像の解像度を上げるためトナーが小粒径になるにつれ、強く均一な圧接力が要求されてきていることに対してブレード部材の素材の改良や板状弾性体を鋼製支持板に接着させただけの鋼製のブレード体では限界があり、対応が困難になってきた。
【００１７】
特に、これまでの対象とするトナーは粉砕トナーでブレードに接することで容易に堰き止められていた。しかし、トナーの円形度が高くなったり、小径となると単にブレードと接するだけではトナーを堰き止めることは困難なことが解ってきた。なぜなら、像担持体に付着している粉砕トナーはブレードと当たるだけで像担持体上を滑り、トナーを堰き止めることは容易であるが、円形度が高いトナーであると、像担持体との付着力がブレードとの接触によって回転モーメントとなる。この回転モーメントがブレード下を潜る力となり、トナーは回転しながらブレードを擦り抜けてクリーニング不良を生じさせる。これを阻止するにはブレードの先端部に圧力を加え、モーメントによる潜り込みを阻止する必要がある。
【００１８】
これまでこの圧力（一般には線圧と称す）を上げる方法として、ブレードの硬度を上げる、ブレードの突き出し長さを短くする、ブレードの厚さを厚くすることがなされていた、更に、構成上ではブレードと像担持体との食い込み量を上げたり、ブレード支持板のバネ強さを大きくするなどの方法を行ってきた。
【００１９】
しかし、ブレードの硬度を上げると、ブレード自身がプラスチック化して塑性変形して、初期的には線圧が上がるが、経時と共に線圧は低下するクリープ現象化してくる。更に硬度が高いために像担持体との均一な接触性には問題があり、部分的なクリーニング不良が生じるなど問題が生じる。
【００２０】
ブレードの突き出し量を短くすることはブレード自身の固有振動数を高くすることとなり、“鳴き”や“ビビリ”が激しくなるなどの問題があった。また、厚くすることは不用意に材料を浪費するばかりで、経済性に問題がある。
【００２１】
更に、食い込みやバネ加重を上げることは、金属である支持板の位置は変わるが、ゴム材自身は像担持体に押しつけられるだけで、ブレードが腹当たり状態となって、ブレードと像担持体との接触面積が増え、線圧は向上するが実効的にトナーのすり抜けを阻止する力は得られない。
【００２２】
ここで、前述の特許文献１〜６について検討すると、特許文献１の技術では、線圧が一定範囲で規定しているだけのため、像担持体との接触面積が大きくなると、単位面積に加わる圧力は小さなものとなり、SF1が100〜150の球形度の高いトナーに対してクリーニング性は充分にえられない。また、潤滑剤塗布の期間を比較的初期期間にしているため、長期的な信頼性及び耐久性に欠けるといえる。
【００２３】
特許文献２の技術では、潤滑剤の塗布量が像担持体の長手領域に違いを持たせているため、像担持体表面の摩擦係数が不均一になりクリーニングの均一性及びブレードの摩耗状態にも均一性が得られないという欠点がある。
【００２４】
特許文献３の技術では、線圧を比較的小さい領域で規定しているが、像担持体に対してどのような面圧であるかが規定されていないため、小径トナーを堰き止めることは困難である。また、反発弾性率の規定値が高いため、ブレードの像担持体との接触部の動きが激しくなる。これはステイックスリップ運動が大きいことであるため、小径トナーを堰き止める作用には著しく障害となる。この激しい挙動によってブレードは摩耗や損傷が大きくなって、耐久性を低下させる。
【００２５】
特許文献４の技術では、ブレードの支持板との取付方向が像担持体に押しつけると剥離する方向であるため長期間像担持体に押しつけていると、剥がれ像担持体とブレードとの接触圧力が漸次低下する。これによって球形／小径トナーのクリーニング性を維持することは困難である。
【００２６】
特許文献５の技術では、ブレードと像担持体との接触圧力を線圧で規定しているため、ブレードを単に押しつけるだけでは像担持体とブレード間で球形度の高いトナークリーニングは困難である。
【００２７】
さらに、特許文献６の技術では、ブレードに熱可塑性樹脂を使用しているため環境変動に反発係数や硬度変化が大きく、また、耐摩耗特性も劣る。
【００２８】
本発明の目的は、球形、小径のトナーのクリーニングが適切にできると共に、ブレードと像担持体の摺擦による摩耗が低減できて、長期間、品質の安定した画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
請求項１に記載の発明は、ブレードクリーニング方式で像担持体上の残存トナーを除去するクリーニング装置を備えた電子写真方式の画像形成装置において、前記クリーニング装置は、そのブレードの接触圧力が１Mpa以上で前記像担持体に当接し、像担持体表面に潤滑層を形成する手段を備えたこと、を特徴とする画像形成装置である。
【００３０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記ブレードは、ブレード本体と当該ブレード本体を支持する支持板とからなり、前記支持板の片側平面と前記ブレード本体の段差部の平面とが接合され、前記支持板の厚さ部と前記ブレード本体の段差部とが接合されていること、を特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記ブレードは、その先端部が切断面であり前記像担持体と接触する状態で当接されること、を特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記ブレード本体は、ゴム硬度（ＪＩＳＡ硬度）が６５°〜８０°の範囲内にあるゴムブレードであること、を特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記ブレード本体の尾端部の厚さは先端部の厚さより大きく、前記支持板と前記先端部の厚さの和より小さいこと、を特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記ブレードと像担持体間の摩擦係数を０．８以下で０より大きくすること、を特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記ブレード本体は、２３℃における反発弾性係数が３０％以下で０％より大きく、１０℃〜４０℃の変化率が３５０％以下で０％より大きいゴムブレードであること、を特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記潤滑層を形成する手段は、潤滑剤を塗布するローラを所定の方向に回転させることで前記潤滑層を形成すること、を特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記潤滑層を形成する手段は、前記像担持体上の潜像を現像する現像剤に前記潤滑剤を混合したものをローラの回転によって前記像担持体上に接触塗布すること、を特徴とする。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれかの一項に記載の画像形成装置において、前記クリーニング装置と、前記像担持体、現像装置及び帯電装置の少なくとも１つとは一体化構造とされて、本画像形成装置本体に対して着脱できるプロセスカートリッジを構成していることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜９のいずれかの一項に記載の画像形成装置において、前記像担持体を複数備え、この各像担持体上にそれぞれ異なる色のトナー画像を形成して当該各色のトナー画像を重ね合わせてカラー画像を形成し、前記クリーニング装置及び前記潤滑層を形成する手段は前記像担持体ごとに設けられていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１に記載の発明によれば、球形、小径のトナーのクリーニングが適切にできると共に、ブレードと像担持体の摺擦による摩耗が低減できて、長期間、品質の安定した画像形成装置を提供することができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、ブレードと像担持体間で高い面圧が形成できて、球形、小径のトナーのクリーニングが適切にできる。
請求項３に記載の発明によれば、ブレードと像担持体間の密着性を確保でき、局所的なクリーニング不良が無くなり、均一なクリーニング性能が維持できる。
請求項４に記載の発明によれば、ブレードが永久歪みをしないで弾性力が維持でき、且つ、中硬度であるため、面圧の維持と均一な像担持体との接触によって、クリーニング性と共に、耐久性も確保できる。
請求項５に記載の発明によれば、面圧が確保できると共に、像担持体との均一な当接によって、良好なクリーニング性が得られる。
請求項６に記載の発明によれば、ブレードの摩耗が防止によってブレード寿命が延びると共に、トナーと像担持体間の付着力が低減できクリーニング性が向上する。
請求項７に記載の発明によれば、安定したクリーニング品質が得られる。
請求項８に記載の発明によれば、トナー付着力が下がりクリーニング性が上がると共に、ブレードの巻き込みが防止できて、ブレード及び像担持体摩耗が低減でき、耐久性が向上する。
請求項９に記載の発明によれば、低ランニングコストで像担持体に潤滑層が形成できて耐久性が向上する。
【００３４】
請求項１０に記載の発明によれば、装置の小型化と脱着交換の操作性が向上する。
請求項１１に記載の発明によれば、装置の小型化と操作性が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための最良の一形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる電子写真方式の画像形成装置１の概略構成の説明図である。図１において、像担持体である感光体ドラム２の周囲には、帯電ローラ等で感光体ドラム２の表面を帯電する帯電装置３、レーザー光線等で感光体ドラム２の一様帯電処理面に潜像を形成する露光装置４、感光体ドラム２上において潜像に対し帯電したトナーを付着させることでトナー像を形成させる現像装置６、転写ベルトまたは転写ローラ、チャージャー等で感光体ドラム２上に形成されたトナー像を記録紙９に転写する転写装置１２ａ、転写後に像担持体感光体ドラム２上に残ったトナーを除去するクリーニング装置１６、像担持体感光体ドラム２上の残留電位を除去する除電装置１８などが配列されている。
【００３６】
このような構成において、帯電装置３の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体ドラム２は、露光４によって静電潜像を形成され、現像装置６によってトナー像を形成される。当該トナー像は転写装置１２ａによって像担持体感光体ドラム２表面から、給紙トレイ９から給紙ローラ１０で搬送された記録紙へ転写される。その後、記録紙上のトナー像は定着装置１４によって記録紙に定着される。一方、転写されずに像担持体ドラム上に残ったトナーはクリーニング装置１６によって回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム２は除電ランプ１８で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
【００３７】
次に、クリーニング装置１６について説明する。
図２は、クリーニング装置１６の説明図である。クリーニング装置１６はブレード２１クリーニング方式であり、ブレード２１の前段に感光体ドラム２表面に潤滑層を形成する手段をもうけ、感光体ドラム２表面の摩擦係数が変動しないようにしている。すなわち、塗布ローラ２３に潤滑剤２２を当接させて、塗布ローラ２３で感光体ドラム２表面に潤滑層を形成するものである。
【００３８】
図３には、このような構成で、実験より得られたブレード２１の面圧力とクリーニング性との関係をグラフで示す。面圧力は感光体ドラム２に印加されているブレード２１の力をブレード２１の接触面積で除した値である。ここで、接触面積はブレード２１を透明な擬似感光体ドラム２に実機と等価な力を付加することで、容易に面積は測定できる。ブレード２１をクリーニング性とは規定のパターン画像を記録紙上に転写した後に感光体ドラム２上に残ったトナーをテープ転写して、そのトナー残数を画像濃度として特性値化したものである。この値が大きいほどトナー残数が多いと判断し、クリーニング性が劣ると判断される。一般的には、図３の残ＩＤが0.025以上であるとクリーニング不良となり、それ以下であると良好であると考えられる。この時の面圧は１Mpaを境として、これ以上であると良好なクリーニング得られた。
【００３９】
図４（ａ）にブレード２１の概略構成図を示す。計算より求めた図４（ａ）のＡ部を拡大すると図４（ｂ）の如くなり、ブレード２１の切断面は感光体ドラム２の移動によってめくられた状態で感光体ドラム２と接触する。図４（ｃ）は各メッシュの節における圧力ベクトルを表し、これが面圧の分布となり、積分したものが面圧となる。
【００４０】
図５に示すように、ブレード２１は支持板２４とゴムブレード（ブレード本体）２５とからなり、支持板２４の片側平面部とブレード本体２５の段差部の平面とが接合されている。更に、支持板２４の厚さ部とブレード２１の段差部とが接合されている。この支持板２４の厚さ部とブレード２１の段差部とを接合することで、ブレード２１を感光体ドラム２に押しつけたとき段差部で座屈しないで、ブレード２１の曲げ変形するモーメントを受圧して座屈しないで、直線状態で感光体ドラム２に圧力を印加することが可能となる。
【００４１】
図６（ａ）は、従来構成のブレード２１の当接状態を示す。このとき、ブレード本体２５は支持板２４の厚さ段差部で座屈変形する。このような変形状態となるとブレード２１の先端の切断面はめくれないため、面圧の分布は図６（ｂ）の如く小さな圧力ベクトルの集団となって接触面積は大きいため線圧は上がるが、単位面積の圧力は小さくなり小径のトナーを阻止する力は得られない。
【００４２】
一方、本実施形態のブレード２１を図７（ａ）（ｂ）に示す。ブレード本体２５の先端の切断面はめくれ、感光体ドラム２との接触部は先端部だけでとどまり、ブレード２１の後端側は感光体ドラム２接触する部分が小さいため、先鋭的な圧力分布が得られる。このように同じ力（線圧）を小さい接触面積で受けるのか、大きい面積で受けるのかでは面圧として全く異なる圧力分布となる。図７（ｃ）に示すような面圧することで小径トナーを堰き止める能力は全く異なってくる。
【００４３】
図８は、ブレード２１の食い込み量と面圧の関係ゴム硬度をパラメータにして示し、更に、その時のクリーニング性の良好な領域分布を示すグラフである。これより、単に食い込み量を上げることで面圧は上昇することがわかる。単に面圧１Mpa以上を得るにはゴム硬度９０°で0.05mm食い込ませるだけで良いのであるが、実際に感光体ドラム２が回転するときの振れ量が0.1mm、ブレード２１の部品精度や当接バラツキで0.2mmの変動がある。よって、ゴム硬度の高い物を食い込み量の小さな状態で使用すると、ブレード２１と感光体ドラム２の接触ムラを生じて均一なクリーニング性能は得られない。
【００４４】
これらの検討結果より、環境余裕度などを考慮すると食い込み量は0.5mm以上必要となった。よって、ブレード２１の面圧を確保し且つ、クリーニング良好な領域を確保するためには、ゴム硬度は６５°〜８０°が好適な領域となる。
【００４５】
ブレード２１を感光体ドラム２と均一に接触させ、安定的なクリーニング性能を得るためには、ブレード２１の構成上から感光体ドラム２となじみ易い構成が必須である。
【００４６】
そこで、図５に示すように、ブレード２１は単に均一厚さを有する形状でなく、ブレード２１の先端部を押しつけるＬ１の領域（尾端部）と感光体ドラム２との接触性を良くするＬ２の領域（先端部）をもたせ、その領域では厚さを、“ｔ２＋ｔ３＞ｔ４＞ｔ１”となるように設定する。これにより、ブレード２１が感光体ドラム２と摺擦されることによる“鳴き”や“ビビリ”などの共振を防ぐことが可能となる。
【００４７】
ブレード２１と感光体ドラム２との間の摩擦係数はブレード２１に加わる力を３分力計で各軸力を測定すること算出される。即ち、感光体ドラム２への法線力Ｎと接線力Ｆを測定し、摩擦係数μはＦ／Ｎで表される。
【００４８】
図９に潤滑剤塗布の有無による作用力の測定結果を示す。この結果から法線力を増加させると潤滑剤の無い場合は、線形的に接線作用力は増大するが、潤滑剤を塗布すると接線作用力は次第に低下する傾向にある。この時の接線力と法線力の比、即ち摩擦係数は、潤滑剤を塗布しないと約０．９５であるが、塗布することで０．８７から０．７４となる。
【００４９】
この状態でクリーニング性の評価をした結果を図１０に示す。クリーニング性は摩擦係数の上昇に伴って悪化傾向にあり、摩擦係数０．８以下（０より大きい）で良好な結果が得られた。
【００５０】
この理由について、トナー、ブレード２１及び感光体ドラム２間の力関係を図１１で説明する。残留トナーとして感光体ドラム２上にあるトナー粒子Ｔは、ブレード２１と衝突してＮtp（ブレード２１と感光体ドラム２との付着力）、Nbtcosθ（ブレード２１から受ける反力の感光体ドラム２法線方向成分）の合力（Ｎtp＋Nbtcosθ）が加わる。この合力にトナーと感光体ドラム２間の摩擦係数（μ１）によって、トナー粒子Ｔは回転モーメントＦ１（＝μ１×（Ｎtp＋Nbtcosθ））でブレード２１下面に潜り込み、且つブレード２１を押し上げる力となる。一方これを阻止する力はブレード２１からの反力Nbtで、ブレード２１とトナー間の摩擦係数μ２によってトナー粒子Ｔの回転の阻止モーメントＦ２（＝μ２×Nbt）が作用する。即ちトナーが潜り込まないためには“Ｆ１＜Ｆ２”となることが必須である。これを達成するには、摩擦係数μ１を小さくすることで阻止力が向上出来る。また、感光体ドラム２表面に潤滑層が形成されることで、ブレード２１、感光体ドラム２が直接接触しないため、摩耗損傷が無くなり耐久性向上となる。
【００５１】
ブレード２１の反発弾性は、ブレード２１がトナーをクリーニングするときに、ブレード２１と接触している先端部がトナーを跳ね返すなどの作用がある。これまで、非球形である粉砕トナーなどのクリーニングには、反発弾性は大きい方が跳ね返すことでクリーニング能力を高める作用をしてきた。しかし、球形トナーはこの跳ね返す前にブレード２１下面へ潜り込みこの作用の効果が少ないことが判った。反発弾性を小さくするにはポリウレタン成分のハードセグメントを多くする。
【００５２】
そこで、本実施形態の如く面圧が一定値以上となる構成に対して、低反発ブレード２１を使用することは必須となる。温度変化に対する反発弾性係数の変化を図１２示す。反発弾性係数は温度と共に高くなる傾向にある。しかし、図１２のグラフＣに示す製品のように１０℃で比較的高い反発弾性を有するものは４０℃で高くなるが、変化率自身は２００％程度の変動しかない。また、グラフＢに示す製品のように低温で小さな反発弾性でも、高温度で反発弾性係数が大きくなり変化率が６００％に達するものもある。
【００５３】
実験的にグラフＢに示す製品のように常温時に３０％以下（０％より大きい）で且つ温度変化に対して変動率が３５０％以下（０％より大きい）のものが安定的なクリーニング性能を得られた。
【００５４】
感光体ドラム２表面の潤滑層の形成においては、潤滑剤を直接接触させると潤滑剤自身の偏摩耗や感光体ドラム２への塗布均一性も得られない。そこで、潤滑剤を均一に塗布させるためには、図２に示すように、塗布ローラ２３に潤滑剤２２を当接させて、塗布ローラから感光体ドラム２へ間接的に塗布する方が望ましい。
【００５５】
この方式では、塗布ローラ２３の回転数を調整することで感光体ドラム２への塗布量調整が容易になる。更に、塗布ローラ２３の回転方向を感光体ドラム２の回転方向に対してカウンタにすることで、残留トナーがブレード２１に突入する前に塗布ローラでプリクリーニングされ、クリーニング性の向上につながる。
【００５６】
ここで、潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウムなどの金属石鹸を固形化して用い、塗布ローラ２３によって摺擦塗布することで均一で安定した塗膜状態が得られる。
【００５７】
また、潤滑剤の塗布は、クリーニング装置１６の塗布ローラ２３ではなく、現像装置６の現像剤内に混合して、現像装置６の現像ローラに設けられたマグブラシによって感光体ドラム２を摺擦することで行なってもよい。この時使用する潤滑剤は、前述の金属石鹸を粉体状にした形態で使用する。これにより、低ランニングコストで感光体ドラム２表面の潤滑層の形成が可能となる。
【００５８】
なお、画像形成装置１において、上述のクリーニング装置１６、感光体ドラム２、感光体ドラム２を帯電する帯電装置３、感光体ドラム２に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置６を一体化構造で形成し、画像形成装置１本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１７として構成してもよい。
【００５９】
図１４は、画像形成装置１をタンデム型として構成した例である。図１４において図１以下と同一符号の部材は前述の画像形成装置１と同様の構成であり、詳細な説明は省略する。すなわち、図１４の画像形成装置１は、像担持体となる感光体ドラム２を複数備え、この各感光体ドラム２上にそれぞれ異なる色、すなわち、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋのトナー画像を形成して、転写ベルト２５上の転写紙に当該各色のトナー画像を順次重ね合わせてカラー画像を形成するものであり、クリーニング装置１６及び塗布ローラ２３は感光体ドラム２ごとに設けられている。すなわち、前述のプロセスカートリッジ１７と同様構成のプロセスカートリッジ１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｙ、１７Ｂで、各色のトナー画像を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電子写真方式の画像形成装置の概略構成の説明図である。
【図２】画像形成装置のクリーニング装置の全体構成の説明図である。
【図３】面圧力とクリーニング装置のクリーニング性との関係を説明するグラフである。
【図４】クリーニング装置のブレードの構成などの説明図である。
【図５】ブレードの具体的構成例の説明図である。
【図６】従来のブレードの説明図である。
【図７】本実施形態のブレードの説明図である。
【図８】ブレードの硬度と線圧との関係を説明するグラフである。
【図９】潤滑剤の有無によるブレードの作用力の違いを説明するグラフである。
【図１０】ブレードの摩擦係数とクリーニング性との関係の説明図である。
【図１１】球形のトナー粒子を用いた場合のブレードの作用についての説明図である。
【図１２】ブレードにおける温度と反発弾性係数との関係を説明するグラフである。
【図１３】クリーニング装置を備えたプロセスカートリッジの説明図である。
【図１４】プロセスカートリッジを用いた
【符号の説明】
【００６１】
１  画像形成装置
２  像担持体
３  帯電装置
６  現像装置
１６  クリーニング装置
２１  ブレード
２２  潤滑層を形成する手段
２３  潤滑層を形成する手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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