(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被当接部材の表面に弾性ブレードの先端稜線部であるエッジ部を当接させるブレード部材において、
前記弾性ブレードは、前記エッジ部を有するエッジ層と、該エッジ層が積層された少なくとも一層以上の層とを有する積層構造であり、
前記被当接部材の表面に潤滑剤が塗布されており、
前記ブレード部材のエッジ部を含み前記被当接部材と対向するブレード対向面と隣接し、該エッジ部を含むブレード先端面は、前記エッジ層と前記エッジ層以外の層とで構成されており、
前記ブレード先端面側から測定した前記エッジ層以外の層の弾性仕事率が７０％以上であり、前記ブレード先端面側から測定したエッジ層の弾性仕事率が３０％以上、４０％未満であることを特徴とするブレード部材。
【請求項２】
請求項１のブレード部材において、
前記被当接部材に対する前記ブレード部材の当接圧を一定に保つ加圧機構を有することを特徴とするブレード部材。
【請求項３】
請求項１のブレード部材において、
前記エッジ層のマルテンス硬度が１.０[Ｎ／ｍｍ２]以上であることを特徴とするブレード部材。
【請求項４】
請求項３のブレード部材において、
前記エッジ層のマルテンス硬度が前記エッジ層以外の層のマルテンス硬度に比して大きいことを特徴とするブレード部材。
【請求項５】
請求項３又は４のブレード部材において、
前記ブレード部材のエッジ部を含み前記被当接部材と対向するブレード対向面と隣接し、該エッジ部を含むブレード先端面側から測定した前記エッジ層のマルテンス硬度、もしくは前記ブレード対向面側から測定した前記エッジ層のマルテンス硬度が、前記ブレード先端面側から測定した前記エッジ層以外の層のマルテンス硬度に比して大きいことを特徴とするブレード部材。
【請求項６】
像担持体表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、
可視像を記録媒体に転写する転写手段と、
記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段と、
像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段とを有する画像形成装置において、
前記クリーニング手段に請求項１乃至５いずれか一のブレード部材を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
前記帯電手段が像担持体表面に交流電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７の画像形成装置において、前記像担持体が表面に無機微粒子を含有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
像担持体表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、
可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段と、
像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段と、
前記被当接部材の表面に潤滑剤を塗布する機構とを有する画像形成装置において、
前記クリーニング手段に請求項１乃至５いずれか一のブレード部材を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレード部材及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真式の画像形成装置では、感光体などの像担持体について、転写紙や中間転写体へトナー像を転写した後の表面に付着した不必要な転写残トナーはクリーニング手段たるクリーニング装置によって除去している。
このクリーニング装置のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、ブレード部材たるクリーニングブレードを用いたものがよく知られている。
【０００３】
特許文献１には、ウレタンゴムからなる弾性ブレードで構成されたクリーニングブレードが記載されている。このクリーニングブレードの基端を支持部材で支持して先端稜線部を像担持体の表面に押し当て、像担持体上に残留するトナーをせき止めて掻き落とし除去するとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
クリーニングブレードはエッジ部を高硬度とすることで、感光体表面に固着するトナー外添剤などの固着物を掻き取り、感光体上にトナー外添剤等が固着することで生じる異常画像（フィルミング）を抑制する効果がある。しかしながら、クリーニングブレードの材料に用いられるウレタンゴムは、一般的に、硬度が高くなるほど弾性仕事率が低くなる傾向がある。
単層構造のクリーニングブレードに弾性仕事率の低い材料を用いると、次のような不具合が生じる。すなわち、曲げや圧縮の力が加わった際に生じるクリーニングブレードの変形において、弾性変形の割合に対して塑性変形の割合の方が多くなり、クリーニングブレードが撓んだ形状に永久変形する、所謂ヘタリが発生してしまう。このクリーニングブレードのヘタリによって、クリーニングブレードの被当接部材に対する線圧低下や、当接姿勢の変化が生じ、クリーニング機能が低下するという問題が生じる。
【０００５】
また、経時でのヘタリを抑えるために、クリーニングブレードに弾性仕事率が高い材料を用いると、被当接部材と当接する当接部を有するクリーニングブレードの先端稜線部（エッジ部）に、被当接部材との摺動により微小な振動が発生する。このエッジ部での振動数が、クリーニングブレードの固有振動数と一致することで大きくなり、異常音を発生させることがある。
また、弾性仕事率は、ゴムに力が加わり変形が生じた際に、変形からの戻りやすさを示す指標の一つであり、弾性仕事率が高いほど変形からの戻りが早くなる。このため、弾性仕事率の高いクリーニングブレードは、エッジ部の振動速度が速くなり、振動に起因する異音が発生しやすい。
【０００６】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、被当接部材と先端稜線部との摺動による異音の発生を抑え、経時で生じるヘタリを抑制することができるブレード部材、及びこれを備え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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、被当接部材の表面に弾性ブレードの先端稜線部であるエッジ部を当接させるブレード部材において、前記弾性ブレードは、前記エッジ部を有するエッジ層と、該エッジ層が積層された少なくとも一層以上の層とを有する積層構造であり、前記被当接部材の表面に潤滑剤が塗布されており、前記ブレード部材のエッジ部を含み前記被当接部材と対向するブレード対向面と隣接し、該エッジ部を含むブレード先端面は、前記エッジ層と前記エッジ層以外の層とで構成されており、前記ブレード先端面側から測定した前記エッジ層以外の層の弾性仕事率が７０％以上であり、前記ブレード先端面側から測定したエッジ層の弾性仕事率が３０％以上、４０％未満であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被当接部材と先端稜線部との摺動による異音の発生を抑え、経時で生じるヘタリを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るクリーニングブレードの断面図。
【図２】従来のクリーニングブレードのエッジ部の振動についての説明図。
【図３】ビッカース圧子を押し込むときの積算応力Ｗplastと、試験荷重除荷時の積算応力をＷelastとを示すグラフ。
【図４】クリーニングブレードのエッジ部の弾性仕事率、及びマルテンス硬度の計測方法についての説明図。
【図５】本実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図６】同プリンタが備えるプロセスカートリッジの一例の概略構成図。
【図７】同プリンタが備えるプロセスカートリッジの他の一例の概略構成図。
【図８】同プリンタが備えるプロセスカートリッジの更に他の一例の概略構成図。
【図９】本実施形態における感光体の層構成の説明図。（ａ）は導電性支持体上に感光層を設けた感光体の断面図。（ｂ）は（ａ）の構成にさらに表面層を設けた例を示す図。（ｃ）は（ｂ）の構成において、感光層を２層構造にした例を示す図。（ｄ）は、（ｃ）の構成に下引き層を設けた例を示す図。
【図１０】トナーの円形度の測定方法を説明するための説明図。
【図１１】従来のクリーニングブレードのエッジ部の磨耗についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用したブレード部材の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係わるクリーニングブレードの断面図である。
図１に示すように、本実施形態のブレード部材であるクリーニングブレード５は、クリーニングブレード５の基端を支持部材３で支持し、被当接部材（図示せず）の表面に弾性ブレードの先端稜線部（エッジ部）６１を当接させるものである。このクリーニングブレード５は、エッジ部６１を有するエッジ層６と、このエッジ層６が積層されたバックアップ層７との二層から構成される積層構造となっている。
【００１１】
このエッジ層６とバックアップ層とは、互いに弾性仕事率の異なる弾性部材で構成されている。バックアップ層７は、エッジ層６に比して弾性仕事率の高いウレタンゴム材料を使用しており、かつ、バックアップ層７の厚さが、エッジ層６の厚さに比して厚くなっている。
【００１２】
従来のクリーニングブレードは、低硬度のポリウレタンゴムなどからなる単層構造であり、エッジ部近傍の弾性仕事率が９０％、マルテンス硬度が０．７[Ｎ/ｍｍ２]程度である。このクリーニングブレードに低弾性仕事率な材料を用いると、クリーニングブレードに力が加わった際に生じる変形において、弾性変形の割合に対して塑性変形の割合の方が多くなる。弾性変形の割合に対して塑性変形の割合の方が多くなると、クリーニングブレードにヘタリが生じ、このヘタリに起因してクリーニング機能が低下していた。
【００１３】
本実施形態のクリーニングブレード５は、エッジ層６とバックアップ層７とからなる積層構造とし、バックアップ層７の弾性仕事率をエッジ層６の弾性仕事率に比して高くしている。これにより、クリーニングブレード５に曲げや圧縮の力が加わった際に生じる、バックアップ層７の塑性変形の量が、エッジ層６の塑性変形の量に比して少なくなる。また、本実施形態のクリーニングブレード５は、単位厚さ当たりのクリーニングブレード全体の変形に対する影響度合いが、エッジ層６とバックアップ層７とで同等であり、エッジ層６の厚さに比べバックアップ層７の厚さが厚くなっている。このため、クリーニングブレード全体の変形としてはバックアップ層７の変形が支配的となっている。したがって、バックアップ層７の塑性変形の量が、エッジ層６の塑性変形の量に比して少なくなることで、クリーニングブレード５全体のヘタリを抑制することができる。
【００１４】
また、従来の単層構造のクリーニングブレードに高弾性仕事率な材料を用いると、被当接部材とクリーニングブレードとの摺動により、クリーニングブレードのエッジ部に微小な振動が発生する。このエッジ部の振動がクリーニングブレードの固有振動数と一致することで大きくなり、異常音を発生させることがあった。
【００１５】
本実施形態のクリーニングブレード５は、エッジ層６の弾性仕事率をバックアップ層７の弾性仕事率に比して低くしている。これにより、被当接部材と直接接触するエッジ部６１を有するエッジ層６の振動が、クリーニングブレード５の固有振動数と一致して大きくなろうとすると、バックアップ層７が防振機能を発揮する。詳しくは、バックアップ層７は、被当接部材と接触せず、かつ、エッジ層６に比して弾性仕事率の低い材質であるため、エッジ層６の振動を吸収することで防振機能を発揮する。したがって、被当接部材との摺動に起因するエッジ部６１の微小振動に伴う異常音の発生を防止することができる。
【００１６】
図２は、従来のクリーニングブレードのエッジ部の振動についての説明図である。
図２（ａ）に示すように、従来のクリーニングブレード１０５のエッジ部２６１が、図中矢印方向に表面移動する被当接部材１１０の表面と当接する場合に生じる、エッジ部２６１の振動について説明する。
弾性仕事率は、ゴムに力が加わり変形が生じた際、この変形からの戻りやすさを示す指標の一つである。クリーニングブレード１０５の弾性仕事率が高いと、エッジ部２６１における被当接部材１１０との当接による変形からの復帰速度が早くなり、図２（ｂ）に示すように、クリーニングブレード１０５のエッジ部２６１の振動が速くなる。したがって、エッジ部２６１の振動が、クリーニングブレード１０５の固有振動数と一致しやすくなるため、この振動に起因する異音が発生しやすくなってしまう。
【００１７】
本実施形態のクリーニングブレード５は、エッジ層６の弾性仕事率がバックアップ層７の弾性仕事率に比して低い。これにより、エッジ層６の変形による振動をバックアップ層７が吸収し、エッジ層６の振動数とクリーニングブレード５の固有振動数とが一致し難くなる。したがって、エッジ部の変形からの復帰に伴って生じる振動を発生し難くすることができる。
【００１８】
上述したように、従来の単層構造のクリーニングブレードに弾性仕事率が低い部材を用いると、クリーニングブレードに曲げや圧縮の力が加わった際に生じる塑性変形の量多くなっていた。また、クリーニングブレードに弾性仕事率が高い部材を用いると、ヘタリは少なくなるが、ブレードエッジ部が振動してブレード鳴きが生じていた。すなわち、従来の単層構造のクリーニングブレードでは、ブレードのヘタリとブレード鳴きとの抑制を両立することは困難であった。また、積層構造のブレードにおいても、エッジ層とバックアップ層の弾性仕事率の関係性に対する規定がクリーニングブレード長寿命化・高信頼性化において求められる。
本実施形態のように、積層構造のクリーニングブレード５を、バックアップ層７の弾性仕事率がエッジ層６の弾性仕事率に比して大きい構成とすることで、被当接部材と先端稜線部との摺動による異音の発生を抑え、経時で生じるヘタリの抑制をすることができる。
【００１９】
なお、エッジ層６とバックアップ層７との弾性仕事率の差は、５％以上、５０％以下が好ましい。
エッジ層６とバックアップ層７との弾性仕事率の差が５％未満であると、エッジ層６とバックアップ層７との弾性仕事率に差が無いため、クリーニングブレード５の弾性仕事率が低いほどヘタリが生じやすく、クリーニングブレード５の弾性仕事率が高いほど異音が発生しやすくなる。
また、エッジ層６とバックアップ層７との弾性仕事率の差が５０％を超えると、必然的にエッジ層６の弾性仕事率が低値となるため、エッジ部６１の塑性変形に起因してクリーニング機能が低下しやすくなる。
【００２０】
上述した説明では、クリーニングブレード５の積層構造をエッジ層６とバックアップ層７との二層構造として説明したが、本発明の効果を得る構成としてはこれに限るものではない。例えば、バックアップ層７が複数の層構造を有している場合にも本発明を適用することができる。
【００２１】
また、上述した説明では、エッジ層６の弾性仕事率に比して、弾性仕事率の高いウレタンゴム材料をバックアップ層７に使用したが、本発明の効果を得る構成としてはこれに限るものではない。バックアップ層７の弾性仕事率がエッジ層６の弾性仕事率に比して高い構成であれば、ウレタンゴム材料以外の材料を用いた場合であっても同様の効果を得ることができる。
【００２２】
また、バックアップ層が厚くエッジ層が薄い場合、弾性仕事率の高いバックアップ層がブレード全体の変形に対して支配的となり、弾性仕事率の高い（塑性変形しにくい）バックアップ層がヘタリ抑止効果を発揮し、ヘタリを防止することができる。なお、エッジ層が薄すぎる場合、被清掃部材との摺動でエッジ層が摩耗すると早期にバックアップ層が露出し、弾性仕事率の高いバックアップ層が被清掃部材に当接するため、異音の発生してしまう。したがって、エッジ層の厚みは、エッジ層が磨耗してもバックアップ層が露出しない程度の厚みとすることが好ましい。
【００２３】
次に、本出願人が行った検証実験について説明する。
[検証実験１]
以下の第１の検証実験（以下、検証実験１という）及び第２の検証実験（以下、検証実験２という）は、クリーニングブレードの層構成、弾性仕事率、マルテンス硬度をそれぞれ変化させて比較検討を行ったものである。
【００２４】
［弾性仕事率］
クリーニングブレードのエッジ部の弾性仕事率は、フィシャー・インストルメンツ社製、ＨＭ−２０００を用いて測定したものである。具体的には、エッジ稜線部から２０［μｍ］の位置について、ビッカース圧子１．０［ｍＮ］の力で１０秒間押し込み、５秒保持し、１０秒かけて抜き計測する。また、弾性仕事率は、以下のようにして求められる特性値である。ビッカース圧子を押し込むときの積算応力をＷplast、試験荷重除荷時の積算応力をＷelastとすると、弾性仕事率は、Ｗelast／Ｗplast×１００％の式で定義される特性値である（図３参照）。弾性仕事率が高いほど、材料に力を加え歪を発生させてから、除荷するまでの間の塑性仕事の割合が少ない。すなわち、ゴムが力により変形した際に生じる塑性変形の割合が少ないことを表している。
【００２５】
図４は、クリーニングブレードのエッジ層の弾性仕事率及びマルテンス硬度の計測方法についての説明図である。
図４に示すように、クリーニングブレード５は、クリーニングブレード５のエッジ部６１を含み、被当接部材と対向するブレード対向面６２と、該エッジ部６１を含み、ブレード対向面と隣接するブレード先端面６３を有している。
二層構造のクリーニングブレード５において、エッジ層６の厚さがバックアップ層７の厚さに比して非常に薄い場合、ブレード対向面６２側からエッジ層６の弾性仕事率を測定すると、この測定値がバックアップ層７の弾性仕事率の影響を受ける可能性がある。
例えば、エッジ層６の弾性仕事率の測定において、エッジ層６の弾性仕事率がバックアップ層７の弾性仕事率に比して低い場合にバックアップ層７の弾性仕事率の影響を受けると、エッジ層６の弾性仕事率が、エッジ層６に用いた材料単体で弾性仕事率を計測した結果に比して高く測定されてしまう。
【００２６】
本出願人の鋭意研究の結果、以下の方法を用いてエッジ層６の弾性仕事率の測定を行うことで、エッジ層６の厚さがバックアップ層７の厚さに比して非常に薄い場合でも、エッジ層６の弾性仕事率を正確に測定することができることがわかった。
まず、クリーニングブレード５のブレード対向面６２側から測定したエッジ層６の弾性仕事率をＡ、クリーニングブレード５のブレード先端面６３側から測定したエッジ層６の弾性仕事率をＢ、クリーニングブレード５のブレード先端面６３側から測定したバックアップ層７の弾性仕事率をＣとする。そして、ＡとＣの差分、ＢとＣの差分を各々計算し、差分の値の絶対値が大きい方のエッジ層６の弾性仕事率の値をエッジ層６の弾性仕事率とする。すなわち、ＡとＣの差分よりもＢとＣの差分の絶対値の方が大きい場合はＡの値を、ＢとＣの差分よりもＡとＣの差分の絶対値の方が大きい場合はＢの値を、エッジ層６の弾性仕事率とする。
本検証実験では、この方法を用いて選定した弾性仕事率の値を表１に記載した。
【００２７】
次に、検証実験を行った画像形成装置の構成、評価項目について説明する。
【００２８】
（低温低湿環境下でのクリーニング不良の有無）
実験機としてリコー製のＭＰＣ３５０３機を用い、図６に示す構成のプロセスカートリッジのクリーニングブレードを表１の実施例１〜１４、比較例１〜１０の条件のクリーニングブレードにそれぞれ変更して測定を行った。
前記実験機をクリーニング不良が発生しやすい低温低湿環境（１０℃１５％）下に２４時間評価機を放置後、１０℃１５％の環境で連続して８０００枚の画像出力を行った。この出力画像は、感光体へのトナー入力を最大にするよう、Ａ４の記録紙に全面ベタ画像を出力した。そして、紙上にクリーニング不良が顕在化しているかを目視で観察し、以下のように評価した。
○：クリーニング性良好。８０００枚通紙後、紙上にクリーニング不良が顕在化せず、実使用上問題なし。
×：クリーニング不良発生。８０００枚通紙後、紙上にクリーニング不良が健在化しており、実使用上、異常画像として問題あり。
【００２９】
（異音の発生）
実験機としてリコー製のＭＰＣ３５０３機を用い、図６に示す構成のプロセスカートリッジのクリーニングブレードを表１の実施例１〜１４、比較例１〜１０の条件のブレード部材にそれぞれ変更して測定を行った。
前記実験機を用いて、常温常室環境（２３℃５０％）下で、連続して４０００枚通紙し、Ａ４の記録紙に画像面積率５％の画像（製品を使用における平均的な画像面積率）を出力した。そして、通紙中人の耳により異音発生有無の確認を行い、以下のように判断した。
○：異音発生なし。４０００枚通紙間に、顕著な異音の発生なし。
×：異音発生あり。４０００枚通紙間に、顕著な異音の発生あり。
【００３０】
（ブレードヘタリ）
実験機としてリコー製のＭＰＣ３５０３機を用い、図６に示す構成のプロセスカートリッジのクリーニングブレードを表１の実施例１〜１４、比較例１〜１０の条件のブレード部材にそれぞれ変更して測定を行った。
前記実験機を用いて、常温常室環境（２３℃５０％）下で、クリーニングブレードを７日間（１６８時間）像担持体に当接させた状態で放置し、当接前と当接放置後のブレードエッジ当接圧を計測する。クリーニングブレードを像担持体に当接させ、ブレードに圧力が掛かった状態で保持することで生じる、経時での当接圧の変化を比較する。像担持体に当接する際の当接圧は２０[ｇ／ｃｍ]とする。
ヘタリによるクリーニング性への影響は、クリーニング不良の発生しやすい高帯電電流条件下で行い、以下のように評価した。
○：線圧低下量４．０[ｇ／ｃｍ]（設定線圧の２０％）未満。クリーニング性への影響なし。
×：線圧低下量４．０[ｇ／ｃｍ]（設定線圧の２０％）以上。クリーニング性への影響あり。
【００３１】
本検証実験における実施例、比較例の検証実験の結果を表１に示す。
【表１】
0006447909.tif 000002
【００３２】
（実施例１）
実施例１のクリーニングブレードとして、図１に示すような、エッジ層とバックアップ層との二層構造からなるクリーニングブレードを用いた。エッジ層の厚さは０.５［ｍｍ］、バックアップ層の厚さは１.３［ｍｍ］としている。また、エッジ層の弾性仕事率は８２％、バックアップ層の弾性仕事率は９１％としており、エッジ層よりもバックアップ層の弾性仕事率の方が高くなっている。
【００３３】
実施例１では、クリーニングブレードを被当接部材である像担持体に当接させた状態で１６８時間放置した線圧低下量が２．３［ｇ／ｃｍ］となった。これはＭＰＣ３５０３機で線圧低下によりクリーニング不良が発生する線圧低下量４．０［ｇ／ｃｍ］（設定線圧の２０％）より小さな値であり、クリーニング性に影響がでるほどの線圧低下ではなかった。
ヘタリによるクリーニング性の低下を抑制できた理由としては、次のように考えられる。
【００３４】
すなわち、実施例１では、バックアップ層の弾性仕事率をエッジ層の弾性仕事率より高くすることで、ブレードに曲げや圧縮の力が加わった際に生じる、バックアップ層の塑性変形の量が、エッジ層の塑性変形の量に比して少なくなる。また、実施例１のクリーニングブレードは、単位厚さ当たりのクリーニングブレード全体の変形に対する影響度合いが、エッジ層とバックアップ層とで同等であり、エッジ層の厚さと比べバックアップ層の厚さが厚い。これにより、クリーニングブレード全体の変形としてはバックアップ層の変形が支配的となっている。したがって、バックアップ層の塑性変形の量がエッジ層の塑性変形の量に比して少なくなることで、クリーニングブレード全体のヘタリを抑制することができたと考えられる。
【００３５】
また、実施例１では、エッジ層の弾性仕事率をバックアップ層の弾性仕事率よりも低くすることで、感光体と直接接触するエッジ部を有するエッジ層の振動が、クリーニングブレードの固有振動数と一致して大きくなろうとすると、感光体と接触しないバックアップ層が防振機能を発揮する。したがって、被当接部材との摺動に起因するエッジ部の微小振動に伴う異常音の発生を防止することができた。
さらにまた、実施例１では、エッジ層の弾性仕事率をバックアップ層の弾性仕事率よりも低くすることで、エッジ層の変形による振動をバックアップ層が吸収し、エッジ層の振動数とクリーニングブレードの固有振動数とが一致し難くなる。したがって、エッジ部の変形からの復帰に伴って生じる振動を発生し難くすることができた。
【００３６】
（実施例２〜１４）
実施例２〜１４のクリーニングブレードは、実施例１の構成からエッジ層の弾性仕事率とバックアップ層の弾性仕事率とを表１に示す値へ変化させたクリーニングブレードを用いた。
実施例２〜１４のクリーニングブレードは、エッジ層とバックアップ層との弾性仕事率の大小関係が実施例１と同様であり、被当接部材とエッジ部との摺動による異音の発生を抑え、経時で生じるヘタリを抑制することができた。この様な評価が得られた理由としては、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００３７】
（比較例１）
比較例１のクリーニングブレードは、実施例１〜１４のクリーニングブレードのような積層構造ではなく、単層構造のクリーニングブレードを用いた。また、弾性仕事率は９２％であり、実施例１〜１４のクリーニングブレードのエッジ層の弾性仕事率に比して大きい値となっている。
単層構造のクリーニングブレードに高弾性仕事率な材料を用いているため、感光体との摺動により、クリーニングブレードのエッジ部に微小な振動が発生し、このエッジ部での振動数がクリーニングブレードの固有振動数と一致することで、異常音が発生した。
さらに、弾性仕事率の値が大きいため、ブレードエッジ部の振動速度が速くなり、振動に起因する異音が発生しやすくなった。
【００３８】
（比較例２）
比較例２のクリーニングブレードは、実施例１〜１４のクリーニングブレードのような積層構造ではなく、単層構造のクリーニングブレードを用いた。また、クリーニングブレードを像担持体に当接させた状態で１６８時間放置し線圧の変化を測定した結果、線圧低下量は５．９［ｇ／ｃｍ］となった。これはＭＰＣ３５０３機で線圧低下によりクリーニング不良が発生する線圧低下量４．０［ｇ／ｃｍ］（設定線圧の２０％）より大きな値であり、ブレード線圧の低下によりクリーニング不良が発生した。また、比較例２のクリーニングブレードの弾性仕事率は３８％であり、実施例１〜１４のクリーニングブレードの弾性仕事率に比して低い値となっている。
比較例２のクリーニングブレードは、単層構造のクリーニングブレードに低弾性仕事率な材料を用いている。このため、曲げや圧縮の力が加わった際に生じるクリーニングブレードの変形において、弾性変形の割合に対して塑性変形の割合の方が多くなり、ヘタリが発生することでクリーニング性への影響が生じてしまったと考えられる。
【００３９】
（比較例３）
比較例３のクリーニングブレードは、図１に示すような、エッジ層とバックアップ層の二層構造からなるクリーニングブレードを用いた。エッジ層の厚さは０.５［ｍｍ］、バックアップ層の厚さは１.３［ｍｍ］としている。また、エッジ層の弾性仕事率は９２％、バックアップ層の弾性仕事率は６８％であり、実施例１〜１４のエッジ層とバックアップ層との弾性仕事率の大小関係とは異なり、エッジ層の弾性仕事率よりもバックアップ層の弾性仕事率の方が低くなっている。
クリーニングブレードを像担持体に当接させた状態で１６８時間放置し線圧の変化を測定した結果、線圧低下量は５．２［ｇ／ｃｍ］となった。これはＭＰＣ３５０３機で線圧低下によりクリーニング不良が発生する線圧低下量４．０［ｇ／ｃｍ］（設定線圧の２０％）より大きな値であり、ブレード線圧の低下によりクリーニング不良が発生した。
【００４０】
比較例３のクリーニングブレードは、エッジ層よりもバックアップ層の弾性仕事率の方が低くなっている。また、比較例３のクリーニングブレードは、単位厚さ当たりのクリーニングブレード全体の変形に対する影響度合いが、エッジ層とバックアップ層とで同等であり、エッジ層の厚さに比べバックアップ層７の厚さが厚くなっている。このため、クリーニングブレード全体の変形としてはバックアップ層の変形が支配的となっている。したがって、バックアップ層の塑性変形の量が、エッジ層の塑性変形の量に比して多くなることで、クリーニングブレード全体のヘタリが生じ、ブレード線圧の低下によりクリーニング不良が発生した。
【００４１】
また、比較例３のクリーニングブレードは、バックアップ層の弾性仕事率と比べて、弾性仕事率の高い材料をエッジ層に用いている。このため、感光体との摺動によりクリーニングブレードのエッジ部に微小な振動が発生した際、バックアップ層の弾性仕事率がエッジ層の弾性率に比して低いため、バックアップ層が防振機能を発揮しない。よって、エッジ層の振動数とクリーニングブレードの固有振動数とが一致しやすくなり、振動による異常音が発生した。
さらに、エッジ層の弾性仕事率がバックアップ層の弾性仕事率に比して高いため、エッジ部の感光体との当接による変形からの復帰速度が早く、エッジ部の振動が速くなる。これにより、エッジ部の振動がクリーニングブレードの固有振動数と一致しやすくなり、エッジ部の変形からの復帰に伴って生じる振動が発生しやすくなってしまった。
【００４２】
（比較例４〜６）
比較例４〜６のクリーニングブレードは、比較例３の構成からエッジ層・バックアップ層の弾性仕事率の値のみを表１に示す値へ変化させたクリーニングブレードを用いた。
また、比較例４〜６のクリーニングブレードは、実施例１〜１４のエッジ層とバックアップ層との弾性仕事率の大小関係とは異なり、エッジ層よりもバックアップ層の弾性仕事率の方が低くなっている。このため、比較例４〜６のクリーニングブレードは、ブレード線圧の低下によりクリーニング不良、被当接部材とエッジ部との摺動による異音が発生した。この様な評価が得られた理由としては、比較例３と同様であるため、説明を省略する。
【００４３】
（比較例７，８）
比較例７，８のクリーニングブレードは、実施例１〜１４のクリーニングブレードと同様に、バックアップ層の弾性仕事率がエッジ層の弾性仕事率に比して高くなっている。このため、クリーニングブレードのヘタリ抑制、及び、異音の発生の防止について、実施例１と同様の効果を得ることができた。
しかしながら、エッジ層の弾性仕事率が４０％未満となっているため、被当接部材との摺動により、エッジ部が微小に塑性変形し、エッジ部と被当接部材とのニップにおけるトナーおよびトナー外添剤のすり抜け量が増加した。そして、トナーおよびトナー外添剤がエッジ部をすり抜けることによって、ブレードエッジが摩耗し、低温環境下でのクリーニング機能が低下した。
【００４４】
（比較例９，１０）
比較例９，１０のクリーニングブレードは、バックアップ層の弾性仕事率が７０％未満となっている。バックアップ層の弾性仕事率が７０％未満であると、バックアップ層がブレードの曲げ応力により塑性変形する。本実施例に記載の二層ブレードはエッジ層に比べバックアップ層が厚く、ブレード全体の変形はバックアップ層の変形が支配的となる。これによりブレード全体がへたり、線圧低下によりクリーニング不良が発生する。
【００４５】
表１に示す検証実験の結果より、エッジ層の弾性仕事率は、４０％以上であることが好ましい。
エッジ層の弾性仕事率を４０％以上とすることで、エッジ部の塑性変形に起因するクリーニング不良を抑制することができる。エッジ層の弾性仕事率が４０％未満であると、比較例７，８で説明したように、被当接部材との摺動により、エッジ部が微小に塑性変形し、エッジ部と被当接部材とのニップにおけるトナーおよびトナー外添剤のすり抜け量が増加する。トナーおよびトナー外添剤がエッジ部をすり抜けることによって、エッジ部が摩耗し、低温環境下でのクリーニング機能が低下してしまう。
【００４６】
また、エッジ層の弾性仕事率が９０％以上であると、一般的に弾性仕事率の値が高くなるほど硬度の値が下がりやすくなるため、エッジ層の硬度が低下し、エッジ部が感光体に引き込まることによるエッジ部の摩耗が発生する可能性がある。よって、エッジ層の弾性仕事率が９０％未満であることが望ましい。
【００４７】
また、バックアップ層の弾性仕事率は、７０％以上であることが好ましい。
バックアップ層の弾性仕事率を、７０％以上とすることで、バックアップ層の塑性変形により、クリーニングブレードのヘタリを抑制することができる。
バックアップ層の弾性仕事率が、７０％未満であると、バックアップ層が塑性変形することで、クリーニングブレード全体にヘタリが生じ、線圧低下によりクリーニング不良が発生してしまう。
また、本実施形態におけるバックアップ層の弾性仕事率の好ましい範囲に上限値は無いが、一般的なウレタンゴムの弾性仕事率としては、９５％未満であることが一般的である。
【００４８】
[検証実験２]
次に、検証実験１の実施例１〜１４、比較例１〜８のクリーニングブレードについて、マルテンス硬度を測定し、フィルミング発生有無の評価を行った。
【００４９】
［マルテンス硬度］
弾性仕事率を算出すると同時にマルテンス硬度の算出も行う。マルテンス硬度は弾性仕事率の算出と同様に、エッジ稜線部から２０［μｍ］の位置について、ビッカース圧子１．０［ｍＮ］の力で１０秒間押し込み、５秒保持し、１０秒かけて抜き計測する。
【００５０】
図４に示すように、二層構造のクリーニングブレード５において、エッジ層６の厚さがバックアップ層７の厚さに比して非常に薄い場合、ブレード対向面６２側からエッジ層６のマルテンス硬度を測定すると、この測定値がバックアップ層７のマルテンス硬度の影響を受ける可能性がある。
例えば、エッジ層６のマルテンス硬度の測定において、エッジ層６のマルテンス硬度がバックアップ層７のマルテンス硬度に比して高い場合にバックアップ層７のマルテンス硬度の影響を受けると、エッジ層６のマルテンス硬度が、エッジ層６に用いた材料単体でマルテンス硬度を計測した結果に比して低く測定されてしまう。
【００５１】
本出願人の鋭意研究の結果、以下の方法を用いてエッジ層６のマルテンス硬度の測定を行うことで、エッジ層６の厚さがバックアップ層７の厚さに比して非常に薄い場合でも、エッジ層６のマルテンス硬度を正確に測定することができることがわかった。
まず、クリーニングブレード５のブレード対向面６２側から測定したエッジ層６のマルテンス硬度をＡ、クリーニングブレード５のブレード先端面６３側から測定したエッジ層のマルテンス硬度をＢ、クリーニングブレード５のブレード先端面６３側から測定したバックアップ層のマルテンス硬度をＣとする。そして、ＡとＣの差分、ＢとＣの差分を各々計算し、差分の値の絶対値が大きい方のエッジ層６のマルテンス硬度とする。すなわち、ＡとＣの差分よりもＢとＣの差分の絶対値の方が大きい場合はＡの値を、ＢとＣの差分よりもＡとＣの差分の絶対値の方が大きい場合はＢの値を、エッジ層６のマルテンス硬度する。
本検証実験では、この方法を用いて選定したマルテンス硬度の値を表２に記載した。
【００５２】
［評価項目］
（フィルミング発生の有無）
３２℃５４％の環境にて、連続して１００００枚の画像出力を行った。出力画像は、感光体へのトナー入力を最大にするよう、Ａ４の記録紙に全面ベタ画像を出力し、以下の基準でフィルミング発生の有無を二段階で評価した。
○：出力画像上に目視でフィルミングが観察されず、異常画像が見られない。
×：出力画像上に目視でフィルミングが観察され、異常画像となっている。
【００５３】
本検証実験における実施例、比較例の検証実験の結果を表２に示す。
【表２】
0006447909.tif 000003
【００５４】
（実施例１）
実施例１のクリーニングブレードは、エッジ層のマルテンス硬度が１．１［Ｎ／ｍｍ２］、バックアップ層のマルテンス硬度が０．８［Ｎ／ｍｍ２］であり、エッジ層のマルテンス硬度が１．０［Ｎ／ｍｍ２］以上となっている。
実施例１のクリーニングブレードは、エッジ層のマルテンス硬度を１．０［Ｎ／ｍｍ２］以上とすることで、トナー外添剤が像担持体の表面に固着するフィルミングを抑制することができた。詳しくは、次のような理由による。
【００５５】
図１１は、従来のクリーニングブレード１０５のエッジ部２６１の磨耗についての説明図である。
図１１（ａ）に示すように、クリーニングブレード１０５のエッジ部２６１が、図中矢印方向に表面移動する被当接部材１１０の表面と当接する場合、エッジ部２６１のマルテンス硬度が１．０[Ｎ／ｍｍ２]未満であると、次のような不具合が生じる。
エッジ部２６１のマルテンス硬度が１．０[Ｎ／ｍｍ２]未満であると、荷重が加わった際に生じるエッジ部２６１の変形が大きくなり、クリーニングブレード１０５を被当接部材１１０に当接させた際の被当接部材１１０とエッジ部２６１との接触面積、ニップ幅が大きくなる。
【００５６】
また、エッジ部２６１が軟性であるため、図１１（ｂ）に示すように、被当接部材１１０の表面移動方向に対するエッジ部２６１の引き込まれ量が大きくなり、エッジ部２６１に大きな変形が生じる。被当接部材１１０とエッジ部２６１とのニップ幅が大きく、エッジ部２６１の変形が大きいと、エッジ部２６１の当接圧が分散し、被当接部材１１０の表面上の固着物を掻き取ることができない。また、エッジ部２６１の変形が大きいと、エッジに負荷がかかり、図１１（ｃ）に示すように、摩耗や欠けの原因となる。
【００５７】
実施例１のクリーニングブレードは、エッジ層のマルテンス硬度を１．０［Ｎ／ｍｍ２］以上とした。これにより、エッジに部に荷重が加わった際に生じるエッジ部の変形が小さくなり、クリーニングブレードを被当接部材に当接させた際の先端稜線部の接触面積とニップ幅とが小さくなる。また、エッジ部が硬いため、被当接部材である感光体の回転方向に対するエッジ部の引き込まれ量が小さくなるため、ブレードエッジ部に変形が生じにくい。このように、ニップ幅が小さく、エッジの変形が少ないと、被当接部材に対してエッジ部の当接状態が安定し、被当接部材上の固着物を掻き取ることができる。さらに、エッジ部の変形が小さいことから、エッジ部に生じる負荷が小さくなり、クリーニングブレードの先端稜線部の摩耗や欠けを抑制することができた。
【００５８】
なお、エッジ層のマルテンス硬度が１０[Ｎ／ｍｍ２]以上であると、次のような不具合が生じる。
クリーニングブレードの材料に用いられるウレタンゴムは一般的に硬度が高くなるほど弾性仕事率が低くなる傾向があるため、クリーニングブレードの硬度を高くすることで、弾性仕事率が低下する。弾性仕事率の低下したクリーニングブレードは、被当接部材との摺動によって、クリーニングブレードのエッジ部が微小に塑性変形し、エッジ部が磨耗してしまう。したがって、エッジ層のマルテンス硬度は１０[Ｎ／ｍｍ２]未満であるのが好ましい。
【００５９】
また、実施例１のクリーニングブレードは、バックアップ層よりもエッジ層のマルテンス硬度が高くなっている。
クリーニングブレードの材料として広く用いられているウレタンゴム材は、被当接部材上の付着物を掻き取る除去能力向上のためにウレタンゴム材料の硬度を硬くすると、ゴム性が低下し、被当接部材の表面の凹凸等に対する追従性が低下する。追従低が低下するとトナーのすり抜け量増によりクリーニング機能が低下してしまう。
実施例１のように、エッジ層のマルテンス硬度をバックアップ層のマルテンス硬度に比して高くすることで、エッジ層とバックアップ層との機能分離を行ことができる。すなわち、エッジ層の硬度を、被当接部材の表面の除去能力が高く保てるような高硬度とした場合でも、バックアップ層をゴム性を維持できるような低硬度とすることで、被当接部材の表面形状に対するブレード全体としての追従性を維持することができる。
【００６０】
（実施例２〜１４）
実施例２〜１４のクリーニングブレードは、実施例１と同様に、エッジ層のマルテンス硬度が１．０［Ｎ／ｍｍ２］以上であるため、トナー外添剤が像担持体の表面に固着するフィルミングを抑制することができた。
また、エッジ層のマルテンス硬度がバックアップ層のマルテンス硬度に比して高いことで、エッジ層の硬度を、被当接部材の表面の除去能力が高く保てるような高硬度とした場合でも、被当接部材の表面形状に対するブレード全体としての追従性を維持することができた。
この様な評価が得られた理由としては、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００６１】
（比較例１）
比較例１のクリーニングブレードは、単層構造のクリーニングブレードで、エッジ部のマルテンス硬度が１．０［Ｎ／ｍｍ２］以下となっている。
エッジ部のマルテンス硬度が１．０［Ｎ／ｍｍ２］以下であるため、被当接部材とエッジ部とのニップ幅が大きくなり、エッジ部２６１の当接圧が分散し、被当接部材の表面上の固着物を掻き取ることができなかった。また、エッジ部の変形が大きいことから、エッジ部に負荷がかかり、エッジ部に摩耗や欠けが生じた。このエッジ部の当接圧の分散やエッジ部の磨耗や欠けによって、フィルミングが発生した。
【００６２】
（比較例２）
比較例２のクリーニングブレードは、単層構造のクリーニングブレードである。また、エッジ部のマルテンス硬度が６．０［Ｎ／ｍｍ２］となっている。
クリーニングブレードの材料に用いられるウレタンゴムは一般的に硬度が高くなるほど弾性仕事率が低くなる傾向がある。よって、耐フィルミング性向上のために、クリーニングブレードの硬度を高くすると、弾性仕事率が低下する。
比較例２のクリーニングブレードは、単層構造のクリーニングブレードで高硬度・低弾性仕事率な材料を用いているため、ブレードに力が加わった際に生じる変形が、弾性変形に対する塑性変形の割合が多くなる。これにより、クリーニングブレードにヘタリが発生してしまった。
【００６３】
（比較例３〜５）
比較例３〜５のクリーニングブレードは、エッジ層とバックアップ層との二層構造からなるクリーニングブレードである。また、実施例１〜１４と異なり、エッジ層のマルテンス硬度が１．０［Ｎ／ｍｍ２］以下となっている。
エッジ部のマルテンス硬度が１．０［Ｎ／ｍｍ２］以下であるため、感光体とエッジ部とのニップ幅が大きくなり、エッジ部２６１の当接圧が分散し、被当接部材の表面上の固着物を掻き取ることができなかった。また、エッジ部の変形が大きいことから、エッジ部に負荷がかかり、エッジ部が摩耗や欠けが生じた。このエッジ部の当接圧の分散やエッジ部の磨耗や欠けによって、フィルミングが発生した。
【００６４】
（比較例６）
比較例６のクリーニングブレードは、エッジ層とバックアップ層との二層構造からなるクリーニングブレードである。また、実施例１〜１４と異なり、バックアップ層のマルテンス硬度がエッジ層のマルテンス硬度に比して高くなっている。
比較例６のクリーニングブレードは、エッジ層のマルテンス硬度が１．０［Ｎ／ｍｍ２］以上であるため、フィルミングの発生を抑制することができた。しかし、バックアップ層のマルテンス硬度がエッジ層のマルテンス硬度に比して高いため、クリーニングブレード全体のゴム性が低下してしまう。クリーニングブレード全体のゴム性が低下すると、感光体表面の凹凸などに対する追従性が低下するため、トナーのすり抜け量増によりクリーニング機能が低下し、クリーニング不良が発生した。
【００６５】
（比較例７，８）
比較例７，８のクリーニングブレードは、エッジ層のマルテンス硬度が１．０［Ｎ／ｍｍ２］以上である。また、実施例１〜１４と同様に、エッジ層のマルテンス硬度がバックアップ層のマルテンス硬度に比して高くなっている。
エッジ層のマルテンス硬度が１．０［Ｎ／ｍｍ２］以上であるため、フィルミングは発生しなかった。
【００６６】
（比較例９，１０）
比較例９，１０のクリーニングブレードは、エッジ層のマルテンス硬度が１．０［Ｎ／ｍｍ２］以上である。また、実施例１〜１４と同様に、エッジ層のマルテンス硬度がバックアップ層のマルテンス硬度に比して高くなっている。このため、フィルミングは発生しなかった。
また、比較例９，１０のクリーニングブレードは、バックアップ層の弾性仕事率が７０％未満であるため、ブレードのヘタリによりクリーニング不良が発生した。
【００６７】
次に、本発明のブレード部材をクリーニング装置に適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図５は、本実施形態に係るプリンタ１００の概略構成図である。
プリンタ１００は、フルカラー画像を形成するものであって、画像形成部１２０、中間転写装置１６０、及び給紙部１３０から概略構成されている。なお、以下の説明において、添え字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋは、それぞれ、イエロー用、シアン用、マゼンタ用、ブラック用の部材であることを示すものである。
【００６８】
画像形成部１２０には、イエロートナー用のプロセスカートリッジ１２１Ｙ、シアントナー用のプロセスカートリッジ１２１Ｃ、マゼンタトナー用のプロセスカートリッジ１２１Ｍ、ブラックトナー用のプロセスカートリッジ１２１Ｂｋが設けられている。これらのプロセスカートリッジ１２１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）は、略水平方向に一列に並べて配置されている。プロセスカートリッジ１２１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）は、プリンタ１００に対して一体として着脱自在に装着される。
【００６９】
中間転写装置１６０は、複数の支持ローラに掛け渡された無端状の中間転写ベルト１６２と、一次転写ローラ１６１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）と、二次転写ローラ１６５を備えている。中間転写ベルト１６２は、各プロセスカートリッジ１２１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）の上方で、各プロセスカートリッジに設けられて表面移動する潜像担持体としてのドラム状の各感光体１０（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）の表面移動方向に沿って配置されている。中間転写ベルト１６２は、感光体１０（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）の表面移動に同期して表面移動する。各一次転写ローラ１６１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）は、中間転写ベルト１６２の内周面に沿って配置されており、これらの一次転写ローラ１６１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）により中間転写ベルト１６２の表面が各感光体１０（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）の表面に弱圧接している。
【００７０】
各感光体１０（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト１６２に転写する構成及び動作は、各プロセスカートリッジ１２１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）について実質的に同一である。ただし、カラー用の３つのプロセスカートリッジ１２１（Ｙ、Ｃ、Ｍ）に対応した一次転写ローラ１６１（Ｙ、Ｃ、Ｍ）についてはこれらを上下に揺動させる図示しない揺動機構が設けられている。揺動機構は、カラー画像が形成されないときに感光体１０（Ｙ、Ｃ、Ｍ）に中間転写ベルト１６２を接触させないように動作する。中間転写ベルト１６２の二次転写ローラ１６５よりも表面移動方向下流側であってプロセスカートリッジ１２１Ｙの上流側には、二次転写後の残留トナー等の中間転写ベルト１６２上の付着物を除去するための中間転写ベルトクリーニング装置１６７を設けている。
【００７１】
中間転写装置１６０の上方には、各プロセスカートリッジ１２１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）に対応したトナーカートリッジ１５９（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）が略水平方向に並べて配置されている。また、プロセスカートリッジ１２１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）の下方には、帯電された感光体１０（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）の表面にレーザー光を照射して静電潜像を形成する露光装置１４０が配置されている。
【００７２】
給紙部１３０は、露光装置１４０の下方に配置されている。給紙部１３０には、記録媒体としての転写紙を収容する給紙カセット１３１及び給紙ローラ１３２が設けられている。レジストローラ対１３３を経て中間転写ベルト１６２と二次転写ローラ１６５との間の二次転写ニップ部に向けて所定のタイミングで転写紙を給送する。
二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には定着装置３０が配置されており、この定着装置３０の転写紙搬送方向下流側には、排紙ローラ及び排紙された転写紙を収納する排紙収納部１３５が配置されている。
【００７３】
図６は、プリンタ１００が備えるプロセスカートリッジ１２１の一例の概略構成図である。
ここで、各プロセスカートリッジ１２１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ）の構成はほぼ同様であるので、以下の説明では色分け用の添え字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋを省略して、プロセスカートリッジ１２１の構成及び動作について説明する。
プロセスカートリッジ１２１は、ドラム状の感光体１０と、感光体１０の周りに配置されたクリーニング装置１、帯電部４０及び現像部５０とを備えている。
クリーニング装置１は、感光体１０の回転軸方向に長尺な短冊形状の弾性ブレードであるクリーニングブレード５における、感光体の回転方向と直交する方向へ延びるエッジ稜線となっている先端稜線部（エッジ部）６１を感光体１０の表面に押しつける。これにより、感光体１０表面上の転写残トナー等の不要な付着物を引き離し除去する。除去されたトナー等の付着物は排出スクリュ４３によってクリーニング装置１の外に排出される。
【００７４】
帯電部４０は、感光体１０と対向する帯電ローラ４１と、この帯電ローラ４１に当接して回転する帯電ローラクリーナ４２とから主として構成されている。
現像部（現像装置）５０は、感光体１０の表面にトナーを供給して静電潜像を可視像化するものであり、現像剤（キャリア、トナー）を表面に担持する現像剤担持体としての現像ローラ５１を備える。現像部５０は、この現像ローラ５１と、現像剤収容部に収容された現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌スクリュ５２と、攪拌された現像剤を現像ローラ５１に供給しながら搬送する供給スクリュ５３と、から主として構成されている。
【００７５】
以上のような構成を有する４つのプロセスカートリッジ１２１は、それぞれ単独でサービスマンやユーザにより着脱・交換が可能となっている。また、プリンタ１００から取り外した状態のプロセスカートリッジ１２１については、感光体１０、帯電部４０、現像部５０、クリーニング装置１が、それぞれ単独で新しい装置との交換が可能に構成されている。なお、プロセスカートリッジ１２１は、クリーニング装置１で回収した転写残トナーを回収する廃トナータンクを備えていてもよい。この場合、更に、プロセスカートリッジ１２１において廃トナータンクを単独で着脱・交換が可能な構成とすれば利便性が向上する。
【００７６】
次に、プリンタ１００の動作について説明する。
プリンタ１００では、不図示のオペレーションパネルやパーソナルコンピュータ等の外部機器からプリント命令を受け付ける。まず、感光体１０を図６の矢印で示す移動方向（回転方向）Ａに回転させ、帯電部４０の帯電ローラ４１によって感光体１０の表面を所定の極性に一様帯電させる。帯電後の感光体１０に対し、露光装置１４０は、入力されたカラー画像データに対応して光変調された例えばレーザービーム光を色ごとに照射し、これによって各感光体１０の表面にそれぞれ各色の静電潜像を形成する。各静電潜像に対し、各色の現像部５０の現像ローラ５１から各色の現像剤を供給し、各色の静電潜像を各色の現像剤で現像し、各色に対応したトナー像を形成して可視像化する。
【００７７】
次いで、一次転写ローラ１６１にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することによって、中間転写ベルト１６２を挟んで感光体１０と一次転写ローラ１６１との間に一次転写電界を形成する。同時に、一次転写ローラ１６１で中間転写ベルト１６２を弱圧接することで一次転写ニップを形成する。これらの作用により、各感光体１０上のトナー像は中間転写ベルト１６２上に効率よく一次転写される。中間転写ベルト１６２上には、各感光体１０で形成された各色のトナー像が互いに重なり合うように転写され、積層トナー像が形成される。
【００７８】
中間転写ベルト１６２上に一次転写された積層トナー像に対しては、給紙カセット１３１内に収容されている転写紙が給紙ローラ１３２やレジストローラ対１３３等を経て所定のタイミングで給送される。そして、二次転写ローラ１６５にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することにより、転写紙を挟んで中間転写ベルト１６２と二次転写ローラ１６５との間に二次転写電界を形成し、転写紙上に積層トナー像が転写される。積層トナー像が転写された転写紙は定着装置３０に送られ、熱及び圧力で定着される。トナー像が定着された転写紙は、排紙ローラによって排紙収納部１３５に排出、載置される。一方、一次転写後の各感光体１０上に残留する転写残トナーは、各クリーニング装置１のクリーニングブレード５によって掻き取られ、除去される。
【００７９】
なお、帯電手段としては、像担持体に対して直流電圧に交流電圧を重畳印加する接触帯電ローラを用いても良い。これにより、帯電電流が大きく像担持体表面の帯電電位が安定して、高画像化、長寿命化が図ることができる。
また、帯電部材に交流電圧を印加すると、像担持体が振動することでクリーニングブレードエッジの振動が顕著になり、振動による異音の発生、ブレードの摩耗や欠け、感光体の異常摩耗の原因となる。本実施形態では、エッジ層の弾性仕事率がバックアップ層の弾性仕事率に比して低い積層構造のクリーニングブレードを用いるので、帯電部材に交流電圧を印加することで生じる振動による異音の発生、ブレードの摩耗や欠け、感光体の異常摩耗を抑止することができる。
【００８０】
次に、本実施例のクリーニングブレードが適用可能な、他のプロセスカートリッジについて説明する。
図７は、本実施形態のプリンタが備えるプロセスカートリッジの他の一例を示す概略構成図である。
このプロセスカートリッジ１２２は、感光体１０の表面に潤滑剤である保護剤を塗布する保護剤塗布装置７０を設けた構成である。このプロセスカートリッジ１２２においては、帯電ローラ４１として感光体１０に対して接触または非接触で感光体１０を帯電させるローラ部材が用いられており、この帯電ローラ４１には交流電圧が印加される。保護剤塗布装置７０は、感光体１０の移動方向Ａにおけるクリーニング装置１よりも下流側に設けられている。これにより、感光体１０に対して保護剤を安定して塗布することができる。
【００８１】
保護剤塗布装置７０においては、棒状となっている固形保護剤７２が保持筒７１に保持されており、保持筒７１内の圧縮スプリング７３により感光体１０方向に付勢されている。固形保護剤７２と感光体１０の間には、回転する発泡ウレタンローラ７７が配置されており、発泡ウレタンローラ７７の回転によって固形保護剤７２を削り取り、感光体１０の表面に塗布するようになっている。また、発泡ウレタンローラ７７の下流側には、ポリウレタン等によって形成された塗布ブレード７５が配置されており、感光体１０の表面に塗布された保護剤を薄膜化することができる。
【００８２】
発泡ウレタンローラ７７は感光体１０の移動方向Ａと反対方向に回転駆動されており、この回転駆動により固形保護剤７２の保護剤を感光体１０の表面に塗布する。また、塗布ブレード７５はトレーリング方向から感光体１０に接触しており、これにより保護剤を感光体１０から掻き落とすことがなく良好な塗布効率で保護剤を薄膜化することができる。
【００８３】
保護剤は脂肪酸金属塩及び無機潤滑剤を含有している。このような保護剤においては、脂肪酸金属塩が、帯電電流により破壊されるため感光体１０表面が破壊されるのを防止する。と同時に、帯電電流では破壊されない無機潤滑剤により、保護剤の潤滑作用が脂肪酸金属塩のみの場合よりもより良い状態で維持されるため、感光体１０へのクリーニングをより良好に維持することが可能となる。
【００８４】
脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレインサン銅、オレイン酸鉛、オレイン酸マンガン、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸コバルト、パルミチン酸鉛、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸アルミニウム、パルミチン酸カルシウム、カプリル酸鉛、カプリン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム、リシノール酸亜鉛、リシノール酸カドミウム及びこれらの混合物があるが、これに限るものではない。また、これらを混合して使用してもよい。この場合、ステアリン酸亜鉛が特に感光体１０への成膜性に優れることから、最も好ましく用いられる。
【００８５】
無機潤滑剤は、自身が劈開して潤滑する、或いは内部滑りを起こす無機化合物である。具体的な物質例としては、タルク・マイカ・窒化ホウ素・二硫化モリブデン・二硫化タングステン・カオリン・スメクタイト・ハイドロタルサイト化合物・フッ化カルシウム・グラファイト・板状アルミナ・セリサイト・合成マイカなどがあるがこれに限るものではない。この場合、窒化ホウ素は、原子がしっかりと組み合った六角網面が広い間隔で重なり、層間に働く力が弱いファンデルワールス力のみであるため、容易に劈開、潤滑することから最も好ましく用いられる。なお、これらの無機潤滑剤は疎水性付与等の目的で、必要に応じて表面処理がなされていても良い。
【００８６】
[検証実験３]
次に、第３の検証実験（以下、検証実験３という）に基づき説明する。
図１に示す、二層構造のクリーニングブレード５のエッジ層６の弾性仕事率が４０％未満のクリーニングブレードついて、エッジ層とバックアップ層との弾性仕事率をそれぞれ変化させ、感光体に対して潤滑材を塗布した場合と潤滑材を塗布しない場合とのそれぞれにおいて、低温環境でのクリーニング機能性の評価を行った。
【００８７】
（低温低湿環境下でのクリーニング不良の有無）
実験機としてリコー製のＭＰＣ３５０３機を用い、図７に示す構成のプロセスカードリッジにおいて、クリーニングブレードを表３の実施例１５〜１８、比較例１１〜１４の条件のクリーニングブレードにそれぞれ変更し、感光体に対して潤滑剤を塗布した場合と潤滑剤を塗布しない場合とでそれぞれ測定を行った。
前記実験機をクリーニング不良が発生しやすい低温低湿環境（１０℃１５％）下に２４時間評価機を放置後、１０℃１５％の環境で連続して８０００枚の画像出力を行った。この出力画像は、感光体へのトナー入力を最大にするよう、Ａ４の記録紙に全面ベタ画像を出力した。そして、紙上にクリーニング不良が顕在化しているかを目視で観察し、以下のように評価した。
○：クリーニング性良好。８０００枚通紙後、紙上にクリーニング不良が顕在化せず、実使用上問題なし。
×：クリーニング不良発生。８０００枚通紙後、紙上にクリーニング不良が健在化しており、実使用上、異常画像として問題あり。
【００８８】
本検証実験における実施例、比較例の検証実験の結果を表３に示す。
【表３】
0006447909.tif 000004
【００８９】
（実施例１５）
実施例１５のクリーニングブレードとして、エッジ層とバックアップ層との二層構造からなるクリーニングブレードを用いた。このクリーニングブレードは、バックアップ層の弾性仕事率がエッジ層の弾性仕事率よりも高く、エッジ層の弾性仕事率が４０％未満、３０％以上となっている。
エッジ層の弾性仕事率が４０％未満であると、感光体との摺動によってクリーニングブレードのエッジ部が微小に塑性変形する。この塑性変形に起因してトナーすり抜け量が増加し、トナーすり抜け量増によってクリーニングブレードのエッジ部が摩耗し、クリーニング不良が発生する。
実施例１のクリーニングブレードは、感光体表面に潤滑剤を塗布することで、クリーニングブレードと感光体との摩擦を低減している。この摩擦の低減により、クリーニングブレードのエッジ部にかかる負荷が低くなり、クリーニングブレードのエッジ部の摩耗が抑制される。よって、低温環境でクリーニング不良を抑制することができた。
【００９０】
（実施例１６〜１８）
実施例１６〜１８のクリーニングブレードは、実施例１の構成からエッジ層の弾性仕事率とバックアップ層の弾性仕事率とを表３に示す値へ変化させたクリーニングブレードを用いた。実施例１と同様にエッジ層の弾性仕事率は４０％、未満３０％以上であり、感光体表面に潤滑剤を塗布することで、クリーニング機能低下を抑制している。この様な評価が得られた理由としては、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００９１】
（比較例１１）
比較例１１のクリーニングブレードは、バックアップ層の弾性仕事率とエッジ層の弾性仕事率との関係が実施例１のクリーニングブレードと同様の構成であるが、感光体に対する潤滑剤の塗布を行っていない。エッジ層の弾性仕事率が４０％未満であり、感光体に対する潤滑剤の塗布を行っていないため、感光体とクリーニングブレードとの摩擦が増大し、感光体との摺動によってクリーニングブレードのエッジ部が微小に塑性変形する。この塑性変形に起因してトナーすり抜け量が増加し、このトナーすり抜け量増によってクリーニングブレードのエッジ部が摩耗する。これにより、低温環境でブレードエッジの摩耗に起因するクリーニング不良が発生した。
【００９２】
（比較例１２〜１３）
比較例１１と同様にエッジ層の弾性仕事率は４０％未満であり、感光体に対して潤滑剤の塗布を行っていない。このため、ブレードエッジの摩耗に起因するクリーニング不良が発生した。この様な評価が得られた理由としては、比較例１１と同様であるため説明を省略する。
【００９３】
表３に示す検証実験の結果より、クリーニングブレードが当接する当接部材である感光体には、潤滑剤が塗布されることが好ましい。感光体に潤滑剤が塗布されることで、ブレードと感光体との摩擦を低減することができ、この摩擦の低減により、クリーニングブレードのエッジ部にかかる負荷が低くなり、クリーニングブレードのエッジ部の摩耗が抑制される。よって、低温環境でクリーニング不良を抑制することができる。
また、感光体に対して潤滑剤が塗布される場合、クリーニングブレードのエッジ層の弾性仕事率は３０％以上とすることが好ましい。これにより、クリーニングブレードのエッジ層の弾性仕事率が４０％未満である場合でも、クリーニングブレードのエッジ部の塑性変形に起因する、クリーニング機能の低下を抑制することができる。
なお、本検証実験では、材料のゴム性を維持するために弾性仕事率３０％以上のウレタンゴム材料を使用した。エッジ層の弾性仕事率が３０％未満であると、材料のゴム性を維持することができない。
【００９４】
次に、本実施例のクリーニングブレードが適用可能な、更に他のプロセスカートリッジについて説明する。
図８は、本実施形態のプリンタが備えるプロセスカートリッジの更に他の一例を示す概略構成図である。
このプロセスカートリッジ１２３は、感光体の表面に対してクリーニングブレードを加圧して当接させるクリーニングブレード加圧方式として、バネ８１を用いた加圧機構８０によるバネ加圧方式を採用している。このバネ加圧方式は、感光体に対するクリーニングブレードの当接圧が経時において一定値となる、当接圧一定方式である。
クリーニングブレード５の加圧機構８０は、クリーニングブレード５の支持部材３に設けられた回転支持部８２を支点として、バネ８１の張力によって感光体１０に対してクリーニングブレード５のエッジ部６１に加圧を行っている。なお、本実施例におけるクリーニングブレードエッジ部６１の加圧力は２０．０[ｇ／ｃｍ]とする。
【００９５】
このプロセスカートリッジ１２３においては、帯電ローラ４１として感光体１０に対して接触して感光体１０を帯電させるローラ部材が用いられており、この帯電ローラ４１には交流電圧が印加される。この帯電ローラ４１には交流電圧が印加され、感光体に接触しながら回転することで感光体の表面を一様に帯電する。
【００９６】
[検証実験４]
次に、第４の検証実験（以下、検証実験４という）に基づき説明する。
図１に示すような二層構造のクリーニングブレード５において、バックアップ層７の弾性仕事率が７０％未満のクリーニングブレードについて、クリーニングブレード加圧方式、エッジ層とバックアップ層との弾性仕事率をそれぞれ変化させ、クリーニングブレードのヘタリによるクリーニング性への影響の評価を行った。
【００９７】
（クリーニングブレード加圧方式）
図８に示す構成のプロセスカートリッジにおいて、クリーニングブレード加圧方式を、当接圧一定方式、又は食込み量一定方式に変更して測定を行った。当接圧一定方式は、感光体に対するクリーニングブレードの当接圧が、バネ８１によるバネ加圧によって経時において一定値となるように加圧している。食込み量一定方式は、図８に示すクリーニングブレード５の支持部材３を、感光体に対してクリーニングブレードエッジ部の食込み量が所定の値（０．８[ｍｍ]〜１．１[ｍｍ]）となるよう固定することで、感光体に対するクリーニングブレードのエッジ部の食込み量が一定となるように加圧している。
【００９８】
（ブレードヘタリ）
実験機としてリコー製のＭＰＣ３５０３機を用い、図８に示す構成のプロセスカートリッジにおいて、クリーニングブレードを表１の実施例１９〜２２、比較例１５〜１６の条件のブレード部材にそれぞれ変更して測定を行った。
前記実験機を用いて、常温常室環境（２３℃５０％）下で、クリーニングブレードを７日間（１６８時間）像担持体に当接させた状態で放置し、当接前と当接放置後のブレードエッジ当接圧を計測する。クリーニングブレードを像担持体に当接させ、ブレードに圧力が掛かった状態で保持することで生じる、経時での当接圧の変化を比較する。像担持体に当接する際の当接圧は２０[ｇ／ｃｍ]とする。
ヘタリによるクリーニング性への影響は、クリーニング不良の発生しやすい高帯電電流条件下で行い、以下のように評価した。
○：線圧低下量４．０[ｇ／ｃｍ]（設定線圧の２０％）未満。クリーニング性への影響なし。
×：線圧低下量４．０[ｇ／ｃｍ]（設定線圧の２０％）以上。クリーニング性への影響あり。
【００９９】
本検証実験における実施例、比較例の検証実験の結果を表４に示す。
【表４】
0006447909.tif 000005
【０１００】
（実施例１９）
実施例１９のクリーニングブレードとして、エッジ層とバックアップ層との二層構造からなるクリーニングブレードを用いた。このクリーニングブレードは、バックアップ層の弾性仕事率がエッジ層の弾性仕事率よりも大きく、バックアップ層の弾性仕事率が５０％以上７０％未満となっている。
バックアップ層の弾性仕事率が低いほど、クリーニングブレードにかかる曲げ応力によりクリーニングブレードが塑性変形し、クリーニングブレードにヘタリが生じやすい。クリーニングブレード加圧方式として食込み量一定方式を採用した場合、ブレードにヘタリが生じた場合でも食込み量が変化しないため、クリーニングブレードにヘタリが生じた際、線圧が低下しクリーニング不良が発生する。
【０１０１】
これに対して、実施例１９のクリーニングブレードは、クリーニングブレード加圧方式として、食込み量一定方式ではなく、図８に示す加圧機構８０による当接圧一定方式を採用している。当接圧一定方式は経時においても当接圧が一定値となるため、クリーニングブレードにヘタリが生じた場合でも、線圧低下が発生しない。したがって、線圧低下に伴うクリーニング機能低下が発生しにくくなる。実施例１の線圧低下量は０．４[ｇ／ｃｍ]となっており、大きな線圧低下が発生していないためクリーニング性への影響はなかった。
【０１０２】
（実施例２０〜２２）
実施例２０〜２２のクリーニングブレードは、実施例１の構成からエッジ層の弾性仕事率とバックアップ層の弾性仕事率とを表４に示す値へ変化させたのみで、実施例１と同様の構成とした。
経時での線圧低下量は０．４〜０．６[ｇ／ｃｍ]となっており、大きな線圧低下は発生していない。このためクリーニング性への影響はない。この様な評価が得られた理由としては、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【０１０３】
（比較例１５）
比較例１５のクリーニングブレードは、バックアップ層の弾性仕事率とエッジ層の弾性仕事率との関係が実施例１９のクリーニングブレードと同様であり、また、バックアップ層の弾性仕事率が５０％以上７０％未満である。しかし、クリーニングブレード加圧方式が実施例１のクリーニングブレードと異なり、食込み量一定方式としている。
バックアップ層の弾性仕事率が低いほど、クリーニングブレードにかかる曲げ応力によりブレードが塑性変形し、これによりクリーニングブレードにヘタリが生じる。食込み量一定方式では、クリーニングブレードの経時でのヘタリによって線圧低下が発生し、クリーニング不良が発生する。
比較例１のクリーニングブレードを１６８時間像担持体に当接状態で放置し線圧の変化を測定した結果、線圧低下量が４．１[ｇ／ｃｍ]となった。これはＭＰＣ３５０３機で線圧低下によりクリーニング不良が発生する線圧低下量４．０[ｇ／ｃｍ]（設定線圧の２０％）より大きな値であるため、ブレード線圧の低下によりクリーニング不良が発生した。
【０１０４】
（比較例１６）
比較例１６のクリーニングブレードは、比較例１と同様にバックアップ層の弾性仕事率が５０％以上７０％未満である。しかし、比較例２のクリーニングブレードは、クリーニングブレード加圧方式が食込み量一定方式であるため、経時で線圧が低下し、クリーニング不良が発生した。この様な評価が得られた理由としては、比較例１のクリーニングブレードと同様であるため説明を省略する。
【０１０５】
表４に示す検証実験の結果より、クリーニングブレード加圧方式は当接圧一定方式を採用するのが好ましい。クリーニングブレード加圧方式を当接圧一定方式とすることで、経時において当接圧が一定値となるため、クリーニングブレードにヘタリが生じても線圧低下が発生しない。したがって、線圧低下に伴うクリーニング機能低下を発生しにくくすることができる。
【０１０６】
また、クリーニングブレード加圧方式を当接圧一定方式とした場合、バックアップ層の弾性仕事率は５０％以上とすることが好ましい。これにより、バックアップ層の弾性仕事率が７０％未満である場合でも、経時での線圧低下を抑制することができる。
【０１０７】
次に、本画像形成装置に像担持体として用いた感光体について説明する。
図９は、本実施形態に用いることができる感光体１０の層構成の説明図である。図９（ａ）は導電性支持体９１上に表面近傍に無機微粒子を含有した感光層９２を積層して設けた感光体１０の断面を示す例である。図９（ｂ）は導電性支持体９１上に感光層９２と無機微粒子を含有した表面層９３を順次積層した感光体１０の断面を示す例である。図９（ｃ）は導電性支持体９１上に電荷発生層９２１、電荷輸送層９２２を順次積層した感光層９２を配置し、更に感光層９２上に無機微粒子を含有した表面層９３を積層して設けた感光体１０の断面を示す例である。図９（ｄ）は導電性支持体９１上に下引き層９４を設け、下引き層９４の上に電荷発生層９２１、電荷輸送層９２２を順次積層した感光層９２を積層し、更に感光層９２上に無機微粒子を含有した表面層９３を積層して設けた感光体１０の断面を示す例である。
【０１０８】
本実施形態の感光体１０は、導電性支持体９１上に少なくとも、感光層９２と表面層９３を積層した構造としても良く、その他の層等が任意に組み合わされていても構わない。
図９（ａ）に示すように、感光層９２が最表層となる場合は、感光層９２に無機微粒子が含有されている。図９（ｃ），（ｄ）に示すように、感光層９２が電荷発生層９２１、電荷輸送層９２２を順次積層した構成の場合は、電荷輸送層９２２が最表層となり、電荷輸送層９２２に無機微粒子が含有される。
【０１０９】
無機微粒子としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化珪素、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。特に金属酸化物が良好であり、さらには、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等が有効に使用できる。
無機微粒子の平均一次粒径は、０．０１〜０．５［μｍ］であることが表面層９３の光透過率や耐摩耗性の点から好ましい。無機微粒子の平均一次粒径が０．０１［μｍ］以下の場合は、耐摩耗性の低下、分散性の低下等を引き起こし、０．５［μｍ］以上の場合には、分散液中において無機微粒子の沈降性が促進されたり、トナーのフィルミングが発生したりする可能性がある。
【０１１０】
無機微粒子の添加量は、高いほど耐摩耗性が高いので良好であるが、高すぎる場合には残留電位の上昇、保護層の書き込み光透過率が低下し、副作用を生じる場合がある。従って、概ね全固形分に対して、３０重量％以下、好ましくは２０重量％以下である。その下限値は、通常、３重量％である。
また、これらの無機微粒子は少なくとも一種の表面処理剤で表面処理させることが可能であり、そうすることが無機微粒子の分散性の面から好ましい。
無機微粒子の分散性の低下は残留電位の上昇だけでなく、塗膜の透明性の低下や塗膜欠陥の発生、さらには耐摩耗性の低下をも引き起こすため、高耐久化あるいは高画質化を妨げる大きな問題に発展する可能性がある。
【０１１１】
次に、感光層９２について説明する。
図９（ｂ）〜図９（ｄ）に示すように、感光体１０は、感光層９２の最表面に無機微粒子を含有させた表面層９３を有している。
表面層９３は、少なくとも無機微粒子とバインダー樹脂で構成される。この無機微粒子としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化珪素、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。特に金属酸化物が良好であり、さらには、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等が有効に使用できる。
無機微粒子の平均一次粒径は、０．０１〜０．５［μｍ］であることが表面層９３の光透過率や耐摩耗性の点から好ましい。
無機微粒子の平均一次粒径が０．０１［μｍ］以下の場合は、耐摩耗性の低下、分散性の低下等を引き起こし、０．５［μｍ］以上の場合には、分散液中において無機微粒子の沈降性が促進されたり、トナーのフィルミングが発生したりする可能性がある。
【０１１２】
表面層９３中の無機微粒子濃度は、高いほど耐摩耗性が高いので良好であるが、高すぎる場合には残留電位の上昇、保護層の書き込み光透過率が低下し、副作用を生じる場合がある。
従って、概ね全固形分に対して、５０重量％以下、好ましくは３０重量％以下である。その下限値は、通常、５重量％である。
また、これらの無機微粒子は少なくとも一種の表面処理剤で表面処理させることが可能であり、そうすることが無機微粒子の分散性の面から好ましい。
無機微粒子の分散性の低下は残留電位の上昇だけでなく、塗膜の透明性の低下や塗膜欠陥の発生、さらには耐摩耗性の低下をも引き起こすため、高耐久化あるいは高画質化を妨げる大きな問題に発展する可能性がある。
【０１１３】
表面処理剤としては、従来用いられている表面処理剤を使用することができるが、無機微粒子の絶縁性を維持できる表面処理剤が好ましい。
例えば、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤、高級脂肪酸等、あるいはこれらとシランカップリング剤との混合処理や、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、シリコーン、ステアリン酸アルミニウム等、あるいはそれらの混合処理が無機微粒子の分散性及び画像ボケの点からより好ましい。
シランカップリング剤による処理は、画像ボケの影響が強くなるが、上記の表面処理剤とシランカップリング剤との混合処理を施すことによりその影響を抑制できる場合がある
表面処理剤の量については、用いる無機微粒子の平均一次粒径によって異なるが、３〜３０ｗｔ％が適しており、５〜２０ｗｔ％がより好ましい。表面処理量がこれよりも少ないと無機微粒子の分散効果が得られず、また多すぎると残留電位の著しい上昇を引き起こす。これら無機微粒子の材料は単独もしくは２種類以上混合して用いられる。これら無機微粒子の材料は、適当な分散機を用いることにより分散できる。分散液中での無機微粒子の平均粒径は、１［μｍ］以下、好ましくは０．５［μｍ］以下にあること表面層９３の透過率の点から好ましい。
【０１１４】
図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、感光体表面に無機微粒子を含有することにより、クリーニングブレードの当接による摩擦力が大きくなるのを良好に抑制でき、感光体表面の耐摩耗性を向上させることができる。また、感光体表面の耐摩耗性を向上することで、像担持体の摩耗、特に像担持体の偏摩耗を抑制することが可能となり、電子写真システムの高画質、高安定、高耐久化が可能となる。
また、感光体の表面が無機微粒子を含有することにより、感光体表面に微小な凹凸が生じ、この微小な凹凸によりクリーニングブレードエッジが振動することがあり、この振動による異音の発生、ブレードの摩耗や欠け、感光体の異常摩耗が生じることがある。本実施形態では、エッジ層の弾性仕事率がバックアップ層の弾性仕事率よりも低い積層構造のクリーニングブレードを用いることで、振動による異音の発生、ブレードの摩耗や欠け、感光体の異常摩耗を抑止することができる。
【０１１５】
次に、本発明を適用した画像形成装置に好適なトナーについて説明する。
図１０（ａ）及び（ｂ）は、トナーの円形度の測定方法についての説明図である。
本発明を適用した画像形成装置に用いるトナーとしては、画質向上のために、高円形化、小粒径化がし易い懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法により製造された重合トナーを用いるのが好ましい。特に、円形度が０．９７以上、体積平均粒径５．５［μｍ］以下の重合トナーを用いるのが好ましい。平均円形度が０．９７以上、体積平均粒径５．５［μｍ］のものを用いることにより、より高解像度の画像を形成することができる。
【０１１６】
ここでいう「円形度」は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製、商品名）により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０［ｍｌ］中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を０．１〜０．５［ｍｌ］加え、更に測定試料（トナー）を０．１〜０．５［ｇ］程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約１〜３分間分散処理し、分散液濃度が３０００〜１［万個／μｌ］となるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。そして、この測定結果に基づき、図１０（ａ）に示す実際のトナー投影形状の外周長をＣ１、その投影面積をＳとし、この投影面積Ｓと同じ図１０（ｂ）に示す真円の外周長をＣ２としたときのＣ２／Ｃ１を求め、その平均値を円形度とした。
【０１１７】
体積平均粒径については、コールターカウンター法によって求めることが可能である。具体的には、コールターマルチサイザー２ｅ型（コールター社製）によって測定したトナーの個数分布や体積分布のデータを、インターフェイス（日科機社製）を介してパーソナルコンピューターに送って解析するのである。
より詳しくは、１級塩化ナトリウムを用いた１％ＮａＣｌ水溶液を電解液として用意する。そして、この電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を０．１〜５［ｍｌ］加える。更に、これに被検試料としてのトナーを２〜２０［ｍｇ］加え、超音波分散器で約１〜３［分間］分散処理する。そして、別のビーカーに電解水溶液１００〜２００［ｍｌ］を入れ、その中に分散処理後の溶液を所定濃度になるように加えて、上記コールターマルチサイザー２ｅ型にかける。アパーチャーとしては、１００［μｍ］のものを用い、５０，０００個のトナー粒子の粒径を測定する。
【０１１８】
チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上３２．０［μｍ］以下のトナー粒子を対象とする。
【０１１９】
そして、「体積平均粒径＝ΣＸｆＶ／ΣｆＶ」という関係式に基づいて、体積平均粒径を算出する。但し、「Ｘ」は各チャンネルにおける代表径、「Ｖ」は各チャンネルの代表径における相当体積、「ｆ」は各チャンネルにおける粒子個数である。
【０１２０】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
被当接部材の表面に弾性ブレードのエッジ部６１等の先端稜線部であるエッジ部を当接させるクリーニングブレード５等のブレード部材において、前記弾性ブレードは、前記エッジ部を有するエッジ層６等のエッジ層と、該エッジ層が積層されたバックアップ層７等の少なくとも一層以上の層とを有する積層構造であり、前記エッジ層以外の層の弾性仕事率が前記エッジ層の弾性仕事率に比して大きいものである。
【０１２１】
本態様においては、上記実施形態について説明したように、クリーニングブレード５に曲げや圧縮の力が加わった際に生じる、バックアップ層７の塑性変形の量が、エッジ層６の塑性変形の量に比して少なくなる。これにより、エッジ層６の硬度を高くした場合でも、クリーニングブレード５全体のヘタリを抑制することができる。
また、感光体１０とクリーニングブレードとの摺動によりクリーニングブレードのエッジ部６１に微小な振動が発生し、この振動とクリーニングブレード５の固有振動数とが一致すると、エッジ部６１を有するエッジ層６の振動が大きくなろうとする。この際、エッジ層６の弾性仕事率に比して弾性仕事率の高いバックアップ層７が、エッジ層６の振動を吸収し、防振機能を発揮する。したがって、被当接部材との摺動に起因するエッジ部６１の微小振動に伴う異常音の発生を防止することができる。
【０１２２】
さらにまた、エッジ層６の弾性仕事率をバックアップ層７の弾性仕事率に比して低くすることにより、エッジ層６の変形による振動をバックアップ層７が吸収し、エッジ層６の振動数とクリーニングブレード５の固有振動数とが一致し難くなる。したがって、エッジ部の変形からの復帰に伴って生じる振動を発生し難くすることができる。
【０１２３】
（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、クリーニングブレード５等の前記ブレード部材のエッジ部を含み、感光体１０等の前記被当接部材と対向するブレード対向面６２等のブレード対向面と隣接し、該エッジ部を含むブレード先端面６３等のブレード先端面側から測定したバックアップ層７等の前記エッジ層以外の層の弾性仕事率が７０％以上である。
本態様においては、上記検証実験について説明したように、バックアップ層の塑性変形により、ブレードのヘタリを抑制することができる。
バックアップ層の弾性仕事率が、７０％未満であると、バックアップ層がブレードの曲げ応力により塑性変形し、クリーニングブレード全体にヘタリが生じ、線圧低下によりクリーニング不良が発生してしまう。
【０１２４】
（態様Ｃ）
態様Ａ又はＢにおいて、クリーニングブレード５等の前記ブレード部材のエッジ部を含み、感光体１０等の前記被当接部材と対向するブレード対向面６２等のブレード対向面と隣接し、該エッジ部を含むブレード先端面６３等のブレード先端面側から測定したバックアップ層７等の前記エッジ層以外の層の弾性仕事率が、前記ブレード先端面側から測定したエッジ層６等の前記エッジ層の弾性仕事率、もしくは、前記ブレード対向面側から測定した前記エッジ層の弾性仕事率に比して大きいものである。
【０１２５】
本態様においては、上記実施形態について説明したように、エッジ層６の厚さがバックアップ層７の厚さに比して非常に薄い場合でも、エッジ層６の弾性仕事率を正確に測定することができる。したがって、エッジ層６の弾性仕事率と、バックアップ層７の弾性仕事率との大小関係を正確に比較することができる。
【０１２６】
（態様Ｄ）
態様Ａ〜Ｃいずれか一の態様において、クリーニングブレード５等の前記ブレード部材のエッジ部を含み、感光体１０等の前記被当接部材と対向するブレード対向面６２等のブレード対向面側から測定したエッジ層６等の前記エッジ層の弾性仕事率、もしくは、該エッジ部を含み、前記ブレード対向面と隣接するブレード先端面６３等のブレード先端面側から測定した前記エッジ層の弾性仕事率が４０％以上である。
本態様においては、上記検証実験について説明したように、エッジ部の塑性変形に起因するクリーニング不良を抑制することができる。エッジ層の弾性仕事率が４０％未満であると、被当接部材との摺動により、エッジ部が微小に塑性変形し、エッジ部と被当接部材とのニップにおけるトナーおよびトナー外添剤のすり抜け量が増加する。トナーおよびトナー外添剤がエッジ部をすり抜けることによって、エッジ部が摩耗し、クリーニング機能が低下してしまう。
【０１２７】
（態様Ｅ）
態様Ａ〜Ｄのいずれか一の態様おいて、感光体１０等の前記被当接部材の表面に固形保護剤７２等の潤滑剤が塗布される。
本態様においては、上記検証実験について説明したように、クリーニングブレードと感光体との摩擦を低減することができ、この摩擦の低減により、クリーニングブレードのエッジ部にかかる負荷が低くなり、クリーニングブレードのエッジ部の摩耗が抑制される。よって、低温環境でクリーニング不良を抑制することができる。
【０１２８】
（態様Ｆ）
態様Ａ〜Ｃいずれか一の態様において、感光体１０等の前記被当接部材の表面に固形保護剤７２等の潤滑剤が塗布され、エッジ層６等の前記エッジ層の弾性仕事率が３０％以上である。
本態様においては、上記検証実験について説明したように、エッジ層の弾性仕事率が４０％未満である場合でも、クリーニングブレードのエッジ部の塑性変形に起因する、クリーニング機能の低下を抑制することができる。エッジ層の弾性仕事率が３０％未満であると、材料のゴム性を維持することができない。
【０１２９】
（態様Ｇ）
態様Ａ〜Ｆいずれか一の態様において、感光体１０等の前記当接部材に対するクリーニングブレード５等の前記ブレード部材の当接圧を一定に保つ加圧機構８０等の加圧機構を有する。
本態様においては、上記検証実験について説明したように、経時においても当接圧が一定値となるため、線圧低下が発生しない。したがって、線圧低下に伴うクリーニング機能低下を発生しにくくすることができる。
【０１３０】
（態様Ｈ）
態様Ａ〜Ｅいずれか一の態様において、感光体１０等の前記当接部材に対するクリーニングブレード５等の前記ブレード部材の当接圧を一定に保つ加圧機構８０等の加圧機構を有し、バックアップ層７等の前記エッジ層以外の層の弾性仕事率が５０％以上である。
本態様においては、上記検証実験について説明したように、バックアップ層の弾性仕事率が７０％未満である場合でも、経時での線圧低下によるクリーニング機能低下を抑制することができる。
【０１３１】
（態様Ｉ）
態様Ａにおいて、エッジ層６等の前記エッジ層のマルテンス硬度が１.０[Ｎ／ｍｍ２]以上である。
本態様においては、上記検証実験について説明したように、トナー外添剤が像担持体状に固着するフィルミングを抑制することができる。
エッジ層のマルテンス硬度が１.０[Ｎ／ｍｍ２]以下であると、被当接部材とエッジ部とのニップ幅が大きくなり、エッジ部の当接圧が分散し、被当接部材の表面上の固着物を掻き取ることができない。また、エッジ部の変形が大きいことから、エッジ部に負荷がかかり、エッジ部が摩耗や欠けが生じる。このエッジ部の当接圧の分散やエッジ部の磨耗や欠けによって、フィルミングが発生してしまう。
【０１３２】
（態様Ｊ）
態様Ｉにおいて、エッジ層６等の前記エッジ層のマルテンス硬度が、バックアップ層７等の前記エッジ層以外の層のマルテンス硬度に比して大きいものである。
本態様においては、上記検証実験について説明したように、エッジ層とバックアップ層との機能分離を行ことができる。すなわち、エッジ層の硬度を、被当接部材の表面の除去能力が高く保てるような高硬度とした場合でも、バックアップ層をゴム性を維持できるような低硬度とすることで、被当接部材の表面形状に対するブレード全体としての追従性を維持することができる。
【０１３３】
（態様Ｋ）
態様Ｉ又はＪにおいて、クリーニングブレード５等の前記ブレード部材のエッジ部を含み感光体１０等の前記被当接部材と対向するブレード対向面６２等のブレード対向面と隣接し、該エッジ部を含むブレード先端面６３等のブレード先端面側から測定した前記エッジ層のマルテンス硬度、もしくは前記ブレード対向面側から測定した前記エッジ層のマルテンス硬度が、前記ブレード先端面側から測定したバックアップ層７等の前記エッジ層以外の層のマルテンス硬度に比して大きいものである。
本態様においては、上記実施形態について説明したように、エッジ層６の厚さがバックアップ層７の厚さに比して非常に薄い場合でも、エッジ層６のマルテンス硬度を正確に測定することができる。よって、エッジ層６のマルテンス硬度と、バックアップ層７のマルテンス硬度との大小関係を正確に比較することができる。
【０１３４】
（態様Ｌ）
感光体１０等の像担持体表面を帯電させる帯電部４０等の帯電手段と、帯電された像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置１４０等の露光手段と、静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像部５０等の現像手段と、可視像を記録媒体に転写する中間転写装置１６０等の転写手段と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着装置３０等の定着手段と、像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置１等のクリーニング手段とを有するプリンタ１００等の画像形成装置において、前記クリーニング手段に態様Ａ〜Ｋいずれか一の態様のブレード部材を用いる。
本態様においては、画像形成装置のクリーニング手段で生じていた、ブレード全体としてのヘタリと、感光体と接触するエッジ層の振動による異常音の発生とを防止することができる。
【０１３５】
（態様Ｍ）
態様Ｌの画像形成装置において、帯電部４０等の前記帯電手段が感光体１０等の前記像担持体表面に交流電圧を印加する。
本態様においては、上記実施形態について説明したように、像担持体表面の帯電電位が安定し、高画像化、長寿命化が図ることができる。
【０１３６】
（態様Ｎ）
態様Ｌの画像形成装置において、感光体１０等の前記像担持体が表面に無機微粒子を含有する。
本態様においては、上記実施形態について説明したように、像担持体の摩耗を抑制することが可能となり、電子写真システムの高画質、高安定、高耐久化が可能となる。
【０１３７】
（態様Ｏ）
感光体１０等の像担持体表面を帯電させる帯電部４０等の帯電手段と、帯電された像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置１４０等の露光手段と、静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像部５０等の現像手段と、可視像を記録媒体に転写する中間転写装置１６０等の転写手段と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着装置３０等の定着手段と、像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置１等のクリーニング手段と、前記被当接部材の表面に潤滑剤を塗布する保護剤塗布装置７０等の機構とを有するプリンタ１００等の画像形成装置において、前記クリーニング手段に請求項１乃至１１いずれか一のブレード部材を用いる。
【符号の説明】
【０１３８】
１ クリーニング装置
５ クリーニングブレード
６ エッジ層
７ バックアップ層
１０ 感光体
３０ 定着装置
４０ 帯電部
５０ 現像部
６１ エッジ部
６２ ブレード対向面
６３ ブレード先端面
７０ 保護剤塗布装置
７２ 固形保護剤
８０ 加圧機構
１００ プリンタ
１４０ 露光装置
１６０ 中間転写装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３９】
【特許文献１】特開２０１３−７６９７０号公報
【図１】
0006447909.tif 000006
【図２】
0006447909.tif 000007
【図３】
0006447909.tif 000008
【図４】
0006447909.tif 000009
【図５】
0006447909.tif 000010
【図６】
0006447909.tif 000011
【図７】
0006447909.tif 000012
【図８】
0006447909.tif 000013
【図９】
0006447909.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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