(57)【要約】【課題】  先端角が鈍角のクリーニングブレードを備えたクリーニング手段を有し、トナー像担持体上の球形トナーを長期に渡って安定してクリーニングすることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  ブレードニップ２ｎよりも感光体表面移動方向上流側に、クリーニングブラシ２１を備え、ブレードニップ２ｎにトナーが堆積することを防止するトナー堆積防止手段として、感光体ドラム１を表面通常移動方向である正規回転方向とは逆方向に表面移動させることで、ブレードニップ２ｎの感光体表面移動方向上流側の楔形の空間に、堆積した堆積トナーをクリーニングブラシ２１がトナーを除去する位置まで運び、クリーニングブラシ２１によってトナーを除去する。【選択図】  図１４
2007004065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持して表面移動するトナー像担持体と、
該トナー像担持体の表面にカウンター方向に当接し、該トナー像担持体上のトナーを除去するクリーニングブレードを備えたクリーニング手段とを有する画像形成装置において、
該トナー像を形成する該トナーとして円形度０．９８以上の球形トナーを用い、
該トナー像担持体と接触する該クリーニングブレードの稜線を形成する２つの面が成す先端角を鈍角形状とし、
該トナー像担持体と該クリーニングブレードとが当接するブレード当接部に該トナーが堆積することを防止するトナー堆積防止手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナー像担持体は潜像担持体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナー像担持体は中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、
上記ブレード当接部よりも上記トナー像担持体の表面移動方向上流側で該トナー像担持体の表面上の上記トナーを除去するトナー除去手段を有し、
該トナー像担持体を該表面移動方向（以下、表面通常移動方向と呼ぶ）とは逆方向（以下、表面逆移動方向と呼ぶ）に表面移動させることで、該ブレード当接部の該トナー像担持体の通常表面移動方向上流に堆積した堆積トナーを該トナー除去手段が該トナーを除去する位置まで運び、該トナー除去手段によって該堆積トナーを除去する堆積トナー除去制御を行い、
該トナー除去手段と該堆積トナー除去制御とによって上記トナー堆積防止手段を成すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、
上記堆積トナー除去制御時の上記トナー除去手段による上記トナー像担持体の表面上の上記堆積トナーの除去は、
０．０１［ｍｇ／ｃｍ２］以上、０．１［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲で上記トナーを該トナー像担持体表面上に残留させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４または５の画像形成装置において、
上記トナー除去手段が上記トナー像担持体に回転しながら接触することにより上記トナーを除去するブラシ部材であ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、
上記ブラシ部材に電圧を印加するためのバイアス印加手段を有し、上記トナー像担持体が上記表面逆移動方向に表面移動するときに、該ブラシ部材を回転させるとともに、該バイアス印加手段により該ブラシ部材に画像形成時の上記トナーの正規の摩擦帯電特性と同極性のバイアス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６の画像形成装置において、
上記ブラシ部材に電圧を印加するためのバイアス印加手段を有し、上記トナー像担持体が上記表面逆移動方向に表面移動するときに、該ブラシ部材は回転するとともに、該バイアス印加手段により該ブラシ部材に画像形成時のトナーの正規の摩擦帯電特性と逆極性のバイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項６、７または８の画像形成装置において、
上記ブラシ部材のブラシ長は、０．２［ｍｍ］以上、２０［ｍｍ］以下であり、
より好ましくは、０．５［ｍｍ］以上、１０［ｍｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、
上記トナー像担持体が所定の回転数だけ表面移動したときに、上記堆積トナーを除去する堆積トナー除去モードとなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項４、５、６、７、８、９または１０の画像形成装置において、
作像動作終了後に上記堆積トナーを除去する堆積トナー除去モードとなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の画像形成装置において、
上記先端角の角度が９５［°］以上、１２０［°］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の画像形成装置において、
上記クリーニングブレードのゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）は６５［°］以上、８０［°］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の画像形成装置において、
上記クリーニングブレードの常温（２４［℃］±３［℃］）における反発弾性係数が３０［％］以下であり、１０［℃］から４０［℃］までの間での変化率が３５０［％］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４の画像形成装置において、
上記トナー像担持体が静止している状態での上記クリーニングブレードが該トナー像担持体に加える線圧は、０．５０［Ｎ／ｃｍ］以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の画像形成装置において、
少なくとも上記クリーニング手段と上記トナー像担持体とを一体として、装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の画像形成装置において、
上記トナー像担持体の表面を形成する表層に架橋構造を備えるバインダー樹脂を用いた保護層を設け、該バインダー樹脂はその構造中に電荷輸送材を備え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、複写機、ファックス、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくはトナーが付着したトナー像担持体表面上のトナーを除去するクリーニングブレ−ドを備えたクリーニング装置を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置としては、転写工程後の像担持体の表面に残留した転写残トナーをクリーニングブレードで掻き取ってクリーニングするものが広く知られている。このクリーニングブレードとしては、金属製のもの、ゴムなどの弾性材で形成されたものが知られている。
金属製のクリーニングブレードは、像担持体の表面との当接部分が変形しにくいため、像担持体表面に当接するブレード先端部の加工精度が低い場合や像担持体表面の微小な凹凸がある場合には、ブレード先端部と像担持体表面との間を密着させることができない。そのため、ブレード先端部と像担持体表面との当接部分に微小な隙間が形成されてしまう。このような微小な隙間があると、その隙間を通じてトナーがすり抜け、クリーニング不良が生じやすい。
これに対し、ゴムなどの弾性材で形成されたクリーニングブレードは、像担持体表面との当接部分が像担持体表面に沿って変形するため、ブレード先端部の加工精度が多少低くても、また像担持体表面に微小な凹凸があっても、像担持体表面と密着することができる。よって、金属製のクリーニングブレードに比べて、トナーがすり抜けにくくクリーニング性能に優れている。したがって、クリーニングブレードとしては、ゴムなどの弾性材で形成されたものが広く実用化されている。このようなクリーニングブレードを用いた画像形成装置としては、特許文献１、特許文献２等に記載のものが知られている。
【０００３】
近年、高画質化の要求に応えるべく、重合法等により形成された球形に近いトナー（以下、「球形トナー」という。）を用いた画像形成装置が知られている。この球形トナーは、従来の粉砕トナー（異形トナー）に比べて転写効率が高いなどの特徴があり、近年の高画質化の要求に応えることが可能であることが知られている。
しかし、球形トナーは、従来の粉砕トナーをクリーニングするためのクリーニングブレードを用いて像担持体表面から除去しようとしても十分に除去することが困難であり、クリーニング不良が発生してしまうという問題を有している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２５６２１号公報
【特許文献２】特開２００３−１６７４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明者らは、球形トナーのすり抜けによるクリーニング不良の発生メカニズムを独自に解明すべく種々の実験を行った。そして、このクリーニング不良の発生メカニズムは次のようなものであるとの結論に達した。以下、そのメカニズムについて説明する。
【０００６】
図２３は、像担持体であるドラム形状の感光体ドラム１に対するクリーニングブレード２の配置を説明するための説明図である。
このクリーニングブレード２は、感光体ドラム１の表面移動方向Ａに対して、ブレード先端部分２Ａがカウンター方向となるように感光体ドラム１表面に当接している。
このときのクリーニングブレード２の感光体ドラム１に対する初期接触角度はθであり、かつ、その食込み量はｄである。ここで、「初期接触角」とは、次のように定義されるものである。すなわち、感光体ドラム１の軸方向から見て、感光体ドラム１が無いとしたときにクリーニングブレード２の感光体ドラム１と対向する面（以下、単にブレード対抗面２ａと言う）が位置することになる仮想の面を示す直線を仮想ブレード線Ｆとし、クリーニングブレード２と感光体ドラム１の表面との交点Ｃにおける感光体ドラム１表面部分の接線を接線Ｇとする。そして、この接線Ｇと仮想ブレード線Ｆとのなす角θを初期接触角と定義する。
【０００７】
また、上述の「食込み量」とは、次のように定義されるものである。感光体ドラム１の軸方向から見て、クリーニングブレードのブレード先端面２ｃとブレード対抗面２ａとの間で形成される稜線部（以下、単に「ブレード稜線部２ｂ」という。）が感光体ドラム１が無い状態で位置することになる点を仮想点２ｂ´とする。そして、仮想点２ｂ´を通り、且つ上記接線Ｇに平行な仮想接線Ｈと、上記接線Ｇとの距離ｄを食込み量と定義する。
【０００８】
このようなクリーニングブレード２の配置を実現する場合、例えば、まず、ブレード稜線部２ｂを感光体ドラム１表面に接触させる。そして、その状態から、感光体ドラム１表面に対するクリーニングブレード２の相対的な姿勢を変えないように、その接触点における感光体ドラム１表面部分の法線方向に沿ってクリーニングブレード２を感光体ドラム１表面側へ移動させて、図２３に示す状態にする。
【０００９】
クリーニングブレード２は、感光体ドラム１表面に当接する先端部とは反対側の端部（後端部）が図示しないケーシングに固定されたブレード支持部材としての金属支持板３に接着されている。このようなクリーニングブレード２は、その厚さｗ１が、０．５［ｍｍ］以上、２．０［ｍｍ］以下であり、金属支持板３に接着されていない部分（自由端部分）の長さｗ２が、３．０［ｍｍ］以上、１０．０［ｍｍ］以下であるのが一般的である。
また、クリーニングブレード２の材料としては、ゴムなどの弾性部材が用いられ、硬度（ＪＩＳ−Ａ）が６５［°］以上、８０［°］以下であり、反発弾性係数が２０［％］以上、６０［％］以下であるポリウレタンが広く用いられている。
【００１０】
図２４は、ブレード先端部分２Ａの感光体ドラム１を静止させた状態でクリーニングブレード２を食込み量ｄで当接させたときの変形状態を、感光体ドラム１軸方向から見た断面図である。このときのブレード先端部は、図示のように、その下流側側面が感光体ドラム表面と接触した状態になる。
図２５は、図２４に示した状態において感光体ドラム１を図中矢印Ａの方向へ表面移動させたときのブレード先端部分２Ａの変形状態を、感光体ドラム１軸方向から見た断面図である。図２４に示した状態で感光体ドラム１が図中矢印Ａの方向へ表面移動すると、感光体ドラム１表面に接触していたクリーニングブレード２のブレード対抗面２ａが、感光体ドラム１表面との摩擦力によって図中矢印Ａの方向へ引っ張られる。これにより、ブレード稜線部２ｂが移動し、最終的には、図２５に示すように、ブレード稜線部２ｂを含むブレード先端面２ｃの一部が感光体ドラム１表面に接触した状態となる。この状態を「スティック状態」という。
このスティック状態におけるブレード稜線部２ｂの周囲の圧縮変形は、感光体ドラム１の表面移動中は、その圧縮変形による復元力とその当接部分の動摩擦力とが平衡状態になるところで維持される。一方、感光体ドラム１の表面移動停止中は、その圧縮変形による復元力よりも大きい当接部分の静止摩擦力によって維持される。したがって、感光体ドラム１の表面移動中に当接部分の動摩擦力が変動せず、かつ、当接部分の静止摩擦力がスティック状態におけるブレード稜線部２ｂの周囲の圧縮変形に対する復元力よりも大きい場合には、スティック状態が一定に維持される。
【００１１】
スティック状態においては、図２４に示した状態に比べて、クリーニングブレード２と感光体ドラム表面とが当接している部分の面積が小さい。しかも、スティック状態においては、感光体ドラム１表面から受ける摩擦力により、ブレード稜線部２ｂの周囲が感光体ドラム１の表面移動方向に圧縮変形する。そして、この圧縮変形に対する復元力は、クリーニングブレード２と感光体ドラム１表面との当接圧を高める向きに働く。なお、この圧縮変形は図２４に示した状態では発生しない。
このように、スティック状態においては、感光体ドラム１表面との当接面積が小さく、かつ、圧縮弾性がクリーニングブレード２と感光体ドラム１表面との当接圧を高める向きに働くことから、図２４に示した状態に比べて、その当接圧が高い状態になり、トナーのすり抜けが起きにくい。よって、トナーのすり抜けを抑制するためには、クリーニング時に安定してスティック状態を維持することが重要である。
【００１２】
本発明者らは、実験によりクリーニングブレード２と感光体ドラム１表面との当接部分を球形トナーがすり抜ける様子を観察した。この実験では、まず、感光体ドラム１表面と同様の摩擦特性を有する透明な表面移動部材の表面にクリーニングブレード２を当接させる。そして、この表面移動部材をその表面に球形トナーを付着させた状態で表面移動させ、そのときのクリーニングブレード２と表面移動部材との当接部分を、表面移動部材の裏面からカメラで撮影し、球形トナーのすり抜けの様子を観察した。
この実験の結果、クリーニングブレード２と表面移動部材との当接部分では、ブレード長手方向において部分的に、球形トナーのすり抜けが発生することが確認された。そして、球形トナーのすり抜けが発生している部分では、スティックスリップ運動が発生していることが確認された。
この「スティックスリップ運動」とは、スティック状態時のブレード稜線部２ｂが位置する点をゼロ（原点）としたとき、その原点に対して感光体ドラム１表面移動方向上流側の領域で、ブレード稜線部２ｂが原点との距離にして８［μｍ］以上１５［μｍ］以下の範囲内で往復移動する運動をいう。
本発明者らは、上述の実験を含む種々の実験を行った結果、スティックスリップ運動が開始されるのは、スティック状態のクリーニングブレード２と感光体ドラム１表面との当接部分を１個又は数個の球形トナーがすり抜けた直後であることを確認した。
【００１３】
図２６は、図２３のブレード先端部分２Ａにおける、スティック状態のクリーニングブレード２と感光体ドラム１表面とが当接するブレード当接部であるブレードニップ２ｎを球形トナーＴがすり抜ける様子を模式的に示した説明図である。
感光体ドラム１の表面移動に伴って搬送されてきた球形トナーＴは、ブレードニップ２ｎにおいて一旦はせき止められる。その後、この球形トナーＴは、表面移動する感光体ドラム１の表面との接触部分に働く摩擦力を駆動源として回転し始める。そして、球形トナーＴは、その回転力によりブレードニップ２ｎで球形トナーＴと接触する部分のクリーニングブレード２にめり込み、これを変形（めり込み変形）させ、ブレードニップ２ｎを回転しながら進んでいく。その結果、球形トナーＴは、スティック状態のブレードニップ２ｎをすり抜けてしまう。
ここで、めり込み変形とはクリーニングブレード２が圧縮変形した状態で、球形トナーＴがブレードニップ２ｎ部に潜り込んだときに、球形トナーＴがクリーニングブレード２を押し上げて変形させるものを言う。
【００１４】
上述したように、スティック状態におけるクリーニングブレード２は、ブレード稜線部２ｂの周囲が図２５に示したような圧縮変形した状態となっている。この状態において、球形トナーがすり抜けると、その直後は、そのブレード部分のめり込み変形に対する復元力に抗していた、トナーを介した感光体ドラム１表面からの抗力が働かなくなる。したがって、その復元力により、めり込み変形したブレード部分がめり込み変形前の形状に戻ろうとして、ブレード稜線部２ｂが感光体ドラム１表面移動方向上流側へ移動する。その結果、図２７に示すように、このブレード部分（図中破線Ｉで囲んだ領域）は、クリーニングブレード２のブレード対抗面２ａが感光体ドラム１表面と接触したスリップ状態になってしまう。
このとき、スリップ状態になったブレード部分Ｉのブレード長手方向両側部分は、図２７に示すようにスティック状態が維持されて、ブレード稜線部２ｂの周囲が十分に圧縮変形した状態であり、この圧縮変形による復元力によって十分に当接圧が働いている。これに対して、ブレード部分Ｉでは、スリップ状態になっているため、ブレード稜線部２ｂの周囲の圧縮変形が小さく、圧縮変形による復元力が小さい状態である。したがって、スリップ状態になったブレード部分Ｉと感光体ドラム１表面との当接部分には十分な当接圧が働かなくなる。
【００１５】
よって、このスリップ状態になったブレード部分から次々と球形トナーがすり抜けてしまう。その後、このようにスリップ状態になったブレード部分は、感光体ドラム１表面やすり抜ける球形トナーとの摩擦力により、ブレード稜線部２ｂが感光体ドラム１表面移動方向下流側へ移動し、再びスティック状態に戻ろうとする。しかし、ブレード稜線部２ｂは、スティック状態の位置まで移動する途中で、すり抜けていく球形トナーが妨げとなって、めり込み変形に対する復元力により再び感光体ドラム１表面移動方向上流側へ移動しスリップ状態になる。したがって、すり抜けていく球形トナーがなくなるまでは、スリップ状態からスティック状態に戻ろうとするスティックスリップ運動が繰り返されることになる。
このように、スティックスリップ運動が発生してしまったブレード部分では、一度に多くの球形トナーがすり抜けてしまい、クリーニング不良が発生する。
【００１６】
なお、クリーニングブレード２と感光体ドラム１の表面との当接圧が高くなればなるほど、トナーのすり抜けの抑制効果が高まる。したがって、この当接圧を非常に高く設定できれば、トナーが球形トナーであっても、トナーのすり抜けを完全に阻止することが可能である。しかし、この当接圧を高くするためにクリーニングブレード２の感光体ドラム１に対する押圧力を高くしすぎると、像担持体の表面移動に対する負荷が増大して、像担持体を安定して表面移動させることが困難になる。さらに、像担持体表面の削れ量が増大して、像担持体の寿命が短くなる。したがって、この押圧力を高めるにも限界がある。
【００１７】
また、本発明者らは、実験を含む種々の実験を行った結果、クリーニングブレード２が感光体ドラム１と接触するブレード稜線部２ｂを形成するブレード先端面２ｃとブレード対抗面２ａとが成す先端角の形状により、球形トナーをクリーニング可能なブレード線圧値が異なることがわかった。
具体的には、先端角が鈍角形状のブレードと直角形状のブレードで同じ条件でクリーニング性を評価した結果、同じブレード線圧値であってもクリーニング性が異なり、先端角が鈍角形状のブレードのほうが直角形状のブレードよりも低いブレード線圧値でクリーニング可能であることがわかった。
これは、ブレードの先端角が鈍角であると直角のものに比べて、クリーニングブレード２におけるブレード稜線部２ｂの周囲が変形しにくい。そして、図２４に示す状態からクリーニングブレード２が感光体ドラム１の表面移動方向に引っ張られ、スティック状態となるときに、先端角が鈍角である方がブレード稜線部２ｂの移動する量が少なくなり、感光体ドラム１と接触するブレード先端面２ｃの接触幅も小さくなる。これにより、感光体ドラム１との感光体表面移動方向における接触幅であるブレードニップ２ｎのニップ幅が小さくなり、同じブレード線圧（押圧力）であっても感光体ドラム１にかかるピーク圧力が大きくなるためである。
【００１８】
しかしながら、先端角が鈍角形状であるクリーニングブレード２を用いたとしても初期的にはクリーニング可能であるが、長期期間使用するとクリーニング不良が発生することがわかった。この原因は先端角を鈍角にすることにより、ブレード先端面２ｃと感光体ドラム１とで形成される角度が鋭角になり、ブレードニップ２ｎの感光体ドラム１表面移動方向上流側にトナーが堆積しやすい状態にあることに起因することがわかった。
これは、クリーニングブレード２と感光体ドラム１との当接部の感光体ドラム１表面移動方向上流側にトナーが堆積することにより、堆積したトナーに当接する押圧力が分散され、接触幅が広いものと同じ状態となるためである。当接する押圧力が分散されるとピーク圧力が低下し、クリーニング不良が発生する。
【００１９】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、先端角が鈍角のクリーニングブレードを備えたクリーニング手段を有し、トナー像担持体上の球形トナーを長期に渡って安定してクリーニングすることができる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】
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー像を担持して表面移動するトナー像担持体と、該トナー像担持体の表面にカウンター方向に当接し、該トナー像担持体上のトナーを除去するクリーニングブレードを備えたクリーニング手段とを有する画像形成装置において、該トナー像を形成する該トナーとして円形度０．９８以上の球形トナーを用い、該トナー像担持体と接触する該クリーニングブレードの稜線を形成する２つの面が成す先端角を鈍角形状とし、該トナー像担持体と該クリーニングブレードとが当接するブレード当接部に該トナーが堆積することを防止するトナー堆積防止手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー像担持体は潜像担持体であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー像担持体は中間転写体であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記ブレード当接部よりも上記トナー像担持体の表面移動方向上流側で該トナー像担持体の表面上の上記トナーを除去するトナー除去手段を有し、該トナー像担持体を該表面移動方向（以下、表面通常移動方向と呼ぶ）とは逆方向（以下、表面逆移動方向と呼ぶ）に表面移動させることで、該ブレード当接部の該トナー像担持体の通常表面移動方向上流に堆積した堆積トナーを該トナー除去手段が該トナーを除去する位置まで運び、該トナー除去手段によって該堆積トナーを除去する堆積トナー除去制御を行い、該トナー除去手段と該堆積トナー除去制御とによって上記トナー堆積防止手段を成すことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記堆積トナー除去制御時の上記トナー除去手段による上記トナー像担持体の表面上の上記堆積トナーの除去は、０．０１［ｍｇ／ｃｍ２］以上、０．１［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲で上記トナーを該トナー像担持体表面上に残留させることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項４または５の画像形成装置において、上記トナー除去手段が上記トナー像担持体に回転しながら接触することにより上記トナーを除去するブラシ部材であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記ブラシ部材に電圧を印加するためのバイアス印加手段を有し、上記トナー像担持体が上記表面逆移動方向に表面移動するときに、該ブラシ部材を回転させるとともに、該バイアス印加手段により該ブラシ部材に画像形成時の上記トナーの正規の摩擦帯電特性と同極性のバイアスを印加することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記ブラシ部材に電圧を印加するためのバイアス印加手段を有し、上記トナー像担持体が上記表面逆移動方向に表面移動するときに、該ブラシ部材は回転するとともに、該バイアス印加手段により該ブラシ部材に画像形成時のトナーの正規の摩擦帯電特性と逆極性のバイアスを印加することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項６、７または８の画像形成装置において、上記ブラシ部材のブラシ長は、０．２［ｍｍ］以上、２０［ｍｍ］以下であり、より好ましくは、０．５［ｍｍ］以上、１０［ｍｍ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、上記トナー像担持体が所定の回転数だけ表面移動したときに、上記堆積トナーを除去する堆積トナー除去モードとなることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項４、５、６、７、８、９または１０の画像形成装置において、作像動作終了後に上記堆積トナーを除去する堆積トナー除去モードとなることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の画像形成装置において、上記先端角の角度が９５［°］以上、１２０［°］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の画像形成装置において、上記クリーニングブレードのゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）は６５［°］以上、８０［°］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の画像形成装置において、上記クリーニングブレードの常温（２４［℃］±３［℃］）における反発弾性係数が３０［％］以下であり、１０［℃］から４０［℃］までの間での変化率が３５０［％］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４の画像形成装置において、上記トナー像担持体が静止している状態での上記クリーニングブレードが該トナー像担持体に加える線圧は、０．５０［Ｎ／ｃｍ］以上であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の画像形成装置において、少なくとも上記クリーニング手段と上記トナー像担持体とを一体として、装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとすることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の画像形成装置において、上記トナー像担持体の表面を形成する表層に架橋構造を備えるバインダー樹脂を用いた保護層を設け、該バインダー樹脂はその構造中に電荷輸送材を備えることを特徴とするものである。
【００２１】
上記請求項１乃至１７に記載の画像形成装置においては、トナー堆積防止手段により、ブレード当接部にトナーが堆積することを防止し、クリーニングブレードがトナー像担持体に当接する押圧力が分散することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１乃至１７の発明によれば、クリーニングブレードがトナー像担持体に当接する押圧力が分散することを防止することにより、ピーク圧力を維持することができ、球形トナーを長期に渡って安定してクリーニングすることができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［実施形態１］
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるプリンタ１００に適用した一つ目の実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。
まず、実施形態１に係るプリンタ１００全体の構成及び動作について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタ１００全体の概略構成図である。このプリンタ１００は、図中矢印Ａ方向に回転するトナー像担持体としての感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１は、アルミニウム基体の外周面に有機感光体からなる感光層を形成したものを用い、そのドラム表層がポリカーボネート製のもので、オイラーベルト法の測定により測定した摩擦係数μが０．３≦μ≦０．６の範囲内のものである。この感光体ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電装置４と、潜像形成手段としての露光装置５、現像手段としての現像装置６、転写手段としての転写装置７、クリーニング手段としてのクリーニング装置８及び除電手段としての除電装置９が配置されている。また、転写装置７により転写が行われる転写領域に対して、紙などの記録材Ｐが搬送される記録材搬送方向（図中矢印Ｂの方向）の下流側には、記録材Ｐ上のトナー像を定着させる定着手段としての定着装置（不図示）が配置されている。
【００２４】
帯電装置４は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電するものである。この帯電装置４は、帯電部材を感光体ドラム１の表面に接触させ、又は感光体ドラム１の表面と微小な空隙を空けて配置し、これに帯電バイアスを印加することによって感光体ドラム１の表面を所望の極性及び所望の電位に一様帯電する。この帯電部材としては、例えば弾性体からなる帯電ローラや、ワイヤー電極とグリッド電極を用いたスコロトロン帯電器などを用いることができる。なお、帯電装置４としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。
【００２５】
露光装置５は、帯電装置４によって帯電された感光体ドラム１の表面に、画像データに応じた静電潜像を形成するものである。この露光装置５は、例えば、発光素子としてＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）あるいはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を使用し、一様に帯電された感光体ドラム１表面に対して画像データに基づく光を照射することにより、その感光体ドラム１表面に静電潜像を形成する。なお、露光装置５としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。
【００２６】
現像装置６は、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行うものである。この現像装置６は、固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラを内部に有する現像剤担持体としての現像ローラ６ａを備えている。この現像ローラ６ａは、表面に現像剤を担持しながら回転することによって、現像剤を感光体ドラム１と対向する現像領域へ搬送する。本実施形態では、現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、マグネットローラの磁力により現像領域でキャリアを穂立ちさせてブラシ状にして現像を行う磁気ブラシ現像方式を採用している。なお、現像剤としては、キャリアを用いずにトナーのみからなる一成分現像剤を用いてもよい。現像ローラ６ａには、不図示の現像バイアス電源から現像バイアスが印加される。これにより、現像領域において、現像ローラ６ａ表面の電位と感光体ドラム１表面の静電潜像部分における電位との間に電位差が生じ、この電位差によって形成される現像電界の作用を受けて、現像剤中のトナーが静電潜像へ付着する。これにより、感光体ドラム１上の静電潜像がトナー像になる。なお、現像装置６としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。
【００２７】
転写装置７は、感光体ドラム１上のトナー像を、図中矢印Ｂの方向に搬送されてくる記録材Ｐ上へ転写するものである。この転写装置７は、転写ローラ等の転写部材を感光体ドラム１の表面に所定の押圧力で接触させ、その転写部材と感光体ドラム１との間に転写ニップを形成する。そして、この転写ニップで記録材Ｐを挟み込んだ状態で、転写バイアス電源からトナーとは逆極性の転写バイアスを転写部材に印加することによって形成される転写電界により、感光体ドラム１表面上のトナー像を記録材Ｐ上へ転写させる。なお、転写部材としては、例えば弾性体からなる転写ローラや転写ベルト、あるいは、ワイヤー電極とグリッド電極を用いたスコロトロン帯電器などを用いることができる。なお、転写装置７としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。このようにしてトナー像が転写された記録材Ｐは、上述の定着装置（不図示）へ搬送され、ここでトナー像が定着された後、機外へ排出される。
【００２８】
クリーニング装置８は、転写されずに感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーを感光体ドラム１の表面から除去するものである。このクリーニング装置８は、クリーニングブレード２とクリーニングブラシ２１によって感光体ドラム１表面上の転写残トナーを掻き取って除去する。
クリーニングブレード２およびクリーニングブラシ２１により除去されたトナーは、クリーニング装置８の内部に落下する。そして、図示しないトナー搬送機構により廃トナーとして図示しない廃トナーボトルへ搬送され、ここに蓄えられる。このようにして廃トナーボトルに蓄えられた廃トナーは、サービスマンなどにより回収される。なお、クリーニング装置８の内部に落下した転写残トナーを、リサイクルトナーとして現像装置６などに搬送し、再度現像に使用するようにしてもよい。
【００２９】
除電装置９は、感光体ドラム１表面の残留電荷を除去するものである。残留電荷が除去された感光体ドラム１の表面は、次の画像形成に寄与することになる。なお、この除電装置９は、ＬＥＤなどを用いた光除電方式を採用しているが、これに限られるものではない。
【００３０】
プリンタ１００で用いるトナーとしては、画質向上のために、円形度が０．９８以上の球形トナーを使用している。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ホン酸塩を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２（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２（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。
【００３１】
球形トナーとしては、従来から広く用いられている粉砕法により形状が歪な異形のトナー（粉砕トナー）を加熱処理等して球形化したものや、重合法により製造されたトナーなどを用いることができ、その製造方法に限定されない。
このような球形トナーにおいては、上述したように、粉砕トナーを感光体ドラム１表面から除去するために用いられていた従来のクリーニングブレードでは、その球形トナーを感光体ドラム１表面から十分に除去しきれず、クリーニング不良が発生するという問題がある。
そこで、本発明者らが解析を行なったところ、クリーニングブレード２により球形トナーを除去している部分は球形トナーの回転によるブレードニップ２ｎへの潜り込みに起因するブレード稜線部のスティックスリップ運動が全く発生していなかった。一方、クリーニング不良しているクリーニングブレード２と感光体ドラム１のブレードニップ２ｎでは、ほとんどの場合クリーニングブレード２のブレード稜線部２ｂがスティックスリップ運動していることがわかった。よって、このスティックスリップ運動を無くすことができれば、一度に多くの球形トナーがすり抜けてしまう事態の大半を防止でき、クリーニング不良の発生を抑制できる。そこで、本発明者らの鋭意研究の結果、種々のクリーニング条件のうち、クリーニングブレード２が感光体ドラム１に与える垂直抗力（ブレード線圧）がスティックスリップ運動に密接に関係することを突き止めた。また、クリーニングブレード２と感光体ドラム１で形成されるブレードニップ２ｎの感光体表面移動方向上流側に堆積する堆積トナーの量がクリーニング性に大きく影響していることがわかった。
【００３２】
図３は、プリンタ１００に用いているクリーニングブレード２と金属支持板３との断面図である。
クリーニングブレード２は感光体ドラム１と接触する側の稜線を形成する２つの面が成す先端角が鈍角となるように加工されており、厚み幅ｗ１で先端エッジ部をｗ１×ｗ３の幅でカットしている。ｗ２は金属支持板３との接着部の先端からブレード稜線部２ｂまでのブレード自由長部分の長さである。
図４は、従来の先端を加工していないクリーニングブレード２と金属支持板３との断面図である。従来はクリーニングブレード２が感光体ドラム１と接触する部分のエッジ角度は９０［°］とし、稜線精度を上げて感光体ドラム１との接触均一性を向上させるものであった。プリンタ１００では、先端角を９５［°］〜１２０［°］と鈍角形状とし、さらに、従来どおりに稜線精度を上げている。
【００３３】
プリンタ１００で用いる先端角を鈍角加工したクリーニングブレード２と先端角を加工していない従来のクリーニングブレード２とを用いて、ブレードを感光体ドラム１にある量押し込んだときのブレードが感光体ドラム１に与える圧力（ブレードの単位長さあたりの圧力とし、以後クリーニング線圧と呼ぶ）と初期の段階でのクリーニング性について実験を行った。
なお、この実験には図２で説明した円形度が０．９８以上となるような球形トナーを用いた。また、クリーニングブレード２の大きさは、図３及び図４を用いて説明すると、ｗ１＝３．６［ｍｍ］、ｗ２＝７．２［ｍｍ］、ｗ３＝１．８［ｍｍ］の大きさのブレードを用いた。また、感光体ドラム１は直径３０［ｍｍ］の小径ドラムを使用した。また、感光体ドラム１に球形トナーを現像装置により全面付着させた状態で行っている。
【００３４】
図５は、感光体ドラム１と接触するブレード稜線部２ｂを形成する２つの面であるブレード先端面２ｃとブレード対抗面２ａとの成す先端角が鈍角形状となるように先端を加工したクリーニングブレードと、加工していない先端角が直角形状のクリーニングブレード２との感光体ドラム１に対して垂直に押し込んだ時の押し込み量（食い込み量）に対する垂直抗力（ブレード線圧）の関係を示したグラフである。
図５に示すように、加工していないブレードと比べると、クリーニングブレード２の先端角を鈍角形状とすることにより食い込み量に対するブレード線圧値の増加率が大きくなる。
【００３５】
図６は、先端角を鈍角に加工したブレードの球形トナーをクリーニングすることが可能な線圧の領域を示すグラフであり、図７は先端角が直角形状のブレードの球形トナーをクリーニングすることが可能な線圧の領域を示すグラフである。なお、この実験結果は経時変動、環境変動などを評価に入れていない初期的評価によるものである。
図６に示すように、先端角を鈍角形状に加工したブレードはブレード線圧が０．５［Ｎ／ｃｍ］以上でクリーニング可能となった。一方、加工していないブレードは、図７に示すように、０．７５［Ｎ／ｃｍ］以上でクリーニングが可能となった。
このように、両者のブレードのクリーニング可能線圧値に差が生じた原因は以下のためである。
【００３６】
図８は先端角を鈍角形状に加工したクリーニングブレード２のクリーニング動作時に感光体ドラム１に対する垂直抗力の関係を示す概略図である。また、図９は、先端角を直角とした従来のクリーニングブレード２の垂直抗力の関係を示す概略図である。ブレードニップ２ｎの感光体表面移動方向上流側のブレード先端面２ｃと感光体ドラム１との間の楔状の空間に堆積する堆積トナー１２が存在する。
図８および図９の図中Ｎは垂直抗力であるブレード線圧を示し、Ｎ１はクリーニングブレード２がブレードニップ２ｎで感光体ドラム１表面に直接加える抗力を示し、Ｎ２はクリーニングブレード２がブレード先端面２ｃから堆積トナー１２を介して感光体ドラム１表面に加える抗力を示している。ここでは、クリーニングブレード２を使用開始した初期の状態について検討するので、堆積トナー１２は少ない状態であるので、堆積トナー１２を介して感光体ドラム１に加えられる抗力Ｎ２のクリーニング性への影響は考慮しない。
【００３７】
クリーニングブレード２と感光体ドラム１との当接部には摩擦力が発生し、ブレードが感光体ドラム１の進行方向に引っ張られる。図９のように従来のクリーニングブレード２を用いた場合は、ブレード先端部の変形量が大きくなり、感光体ドラム１とクリーニングブレード２の接触する幅Ｌ１(ブレードニップ２ｎの幅)が大きくなる。したがって、クリーニングブレード２が感光体ドラム１に与える抗力Ｎ１のピーク圧力が減少し、結果的にブレード先端部がスティックスリップ運動してしまい、トナーを堰きとめるためにはさらに大きなブレード線圧Ｎが必要となる。
一方、クリーニングブレード２の先端角を鈍角形状に加工することにより、感光体ドラム１との摩擦力による巻き込みが少なくなり、ブレードニップ２ｎの幅Ｌ１が小さくなる。したがって、クリーニングブレード２が感光体ドラム１に与える抗力Ｎ１のピーク圧力は大きくなり、クリーニングブレード２のスティックスリップ運動が発生せず、球形トナーを押しとめることが可能となる。
【００３８】
このように、同じブレード線圧Ｎであっても感光体ドラム１が動作しクリーニングブレード２が変形した状態でのブレードのピーク圧力がクリーニング性に影響する。ブレード変形量が小さい先端鈍角形状ブレードを用いることにより、感光体ドラム１に対するピーク圧力の低下を抑制することでき、結果的にブレードのスティックスリップ運動が発生せず、球形トナーのクリーニングが可能である。
また、クリーニングブレード２の材料によってもクリーニングブレード２のスティックスリップ運動を抑制することができることがわかっている。クリーニングブレード２の硬度に関しては、高硬度にすることにより球形トナーがクリーニングブレード２に衝突したときの変形を低減し、クリーニングブレード２の感光体ドラム１への抗力の分布ムラを低減することができ感光体ドラム１との接触状態が安定化する。
【００３９】
なお、クリーニングブレード２の材質によっては、スティックスリップ運動が発生していない状態であっても、クリーニング不良が発生することがあることを確認した。
この点について説明すると、図２６に示すようにブレードニップ２ｎにおいて、一旦はせき止められた球形トナーＴは、その回転力によって球形トナーと接触する部分のクリーニングブレード２をめり込み変形させながら押しのける。そして、最終的に、スティック状態のクリーニングブレード２と感光体ドラム１との当接部分をすり抜ける。
【００４０】
このとき、上記材質の反発弾性が高いと、球形トナーのすり抜けによりめり込み変形した箇所が復元するスピードが速いために、その変形箇所に対応するブレード稜線部２ｂが復元によって感光体ドラム１表面に接触するときの速度が速い。そのため、ブレード稜線部２ｂが感光体ドラム１表面に接触するときの勢いが大きく、ブレード稜線部２ｂがスリップ状態になるまで感光体ドラム１表面に沿って移動する。スティック状態からスリップ状態になった箇所では、図２７で説明したブレード部分Ｉの状態になり、上述したようにスティックスリップ運動が発生する。これは、感光体ドラム１表面に接触したときのブレード稜線部２ｂがもつ運動エネルギー量が、感光体ドラム１表面との接触による摩擦で奪われるエネルギー量よりも大きいために起こるものと考えられる。
【００４１】
一方、上記材質の反発弾性が低い場合、球形トナーのすり抜けによりめり込み変形した箇所が復元するスピードが遅い。そのため、その変形箇所に対応するブレード稜線部２ｂが感光体ドラム１表面に接触したときの勢いが小さいため、すなわち、感光体ドラム１表面に接触したときのブレード稜線部２ｂがもつ運動エネルギー量が、感光体ドラム１表面との接触による摩擦で奪われるエネルギー量よりも小さいため、感光体ドラム１表面に沿って移動するブレード稜線部２ｂがスリップ状態になる前に、感光体ドラム１表面との間の摩擦力によりスティック状態に戻る。その結果、スティックスリップ運動が発生せず、スティックスリップ運動中に起きていた一度に多くのトナーのすり抜けるという事態が抑制される。
このように、クリーニングブレード２として反発弾性係数が低い材料を用いる場合、トナーのすり抜けが起きた直後のスティックスリップ運動の発生を防止することができる。
【００４２】
しかし、スティックスリップ運動が発生しないようなクリーニングブレード２の上記材質の反発弾性係数が低い場合でも、クリーニングブレード２の硬度が低いとクリーニング不良が発生する。反発弾性係数が低くかつ硬度が低い場合、球形トナーＴのすり抜けが起きた直後のブレード部分は、球形トナーＴがすり抜けてめり込み変形した変形箇所の変形度合が大きく、且つ変形した状態から元に戻る復元スピードが遅い。このため、その変形箇所の復元中にこの箇所を次の球形トナーＴが通過してしまう。このように復元中に球形トナーＴが通過すると、この球形トナーＴによって変形箇所の復元が妨げられ、その箇所を更に次の球形トナーＴが通過するという事態が生じる。その結果、球形トナーＴが一旦すり抜けたクリーニングブレード２の部分では、一度に多くの球形トナーＴがすり抜けてしまい、クリーニング不良が発生する。
【００４３】
クリーニングブレード２の真直度や感光体ドラム１自身の真直度のばらつきから高硬度にすると、クリーニングブレード２と感光体ドラム１との接触ムラが生じ、クリーニングブレード線圧は高いがクリーニングムラが生じる結果となる。
硬度が８０［°］以上になるとブレード部材自身がクリープをおこし初期は高ブレード線圧となるが、時間と共にブレード線圧が低下する即ち弾性力が低下するという現象となる。
一方硬度を低くすると、食い込み量に対してブレード線圧変化が小さくなりバラツキが低減する。しかし、硬度が低い弾性体からなるクリーニングブレードを用いる場合、クリーニングするために必要なブレード線圧を得るために大きく食い込ませなくてはならない。硬度が低い上に食い込みを大きくすると感光体ドラム１との接触面積が大きくなり圧力分布が平坦となり、ピーク圧力が低下する。
これらのことからブレード硬度は６５〜８０［°］が適正で好適なクリーニング性能がえられる。なお、この硬度は、ＪＩＳ−Ａ規格に基づくものである。
【００４４】
反発弾性係数に関しては、クリーニングブレード２の反発弾性係数を低くすることにより、トナーがクリーニングブレード２に衝突したときの変形に対する復元力を低下させることができ、クリーニングブレード２の感光体ドラム１への接触状態が安定化する。
反発弾性はクリーニングブレード２がトナーをクリーニングするときに、ブレード稜線部２ｂと接触している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、球形トナー用いると、この跳ね返す前にトナーがブレードニップ２ｎのブレード下面へ潜り込み、跳ね返しによるクリーニング性の向上の作用の効果が少ないことが判ってきた。なお、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。
これによって、線圧を高くする構成に対して、低反発ブレード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１０に示す。反発弾性係数は温度と共に高くなる傾向にある。しかし、Ｃ品の様に１０［℃］で比較的高い反発弾性を有する物は４０［℃］で高くなるが変化率自身は２００［％］程度の変動しかない。又、Ｂ品の様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。実験的にＡ品のように常温時に３０［％］以下で且つ変化率が３５０［％］以下の物が安定的なクリーニング性能がえられた。
【００４５】
クリーニングブレード２として、２３［℃］における反発弾性係数を３０［％］以下とし、１０［℃］〜４０［℃］の変化率３５０［％］以下とすることで球形トナーのクリーニング性に有効に機能することがわかった。このようにブレードの先端形状およびブレード材質によって球形トナーをクリーニングすることが可能であることがわかった。
【００４６】
ここまでは初期評価についての実験であった。次に経時のクリーニング性について検討する。
図１１は、図３に示す先端角が鈍角形状のクリーニングブレード２を用いた場合の経時おけるクリーニング性の変化を評価した耐久実験の結果を示すグラフである。図１１では、横軸が作像枚数であり、縦軸がクリーニング性の評価である。この耐久実験にはリコー製ｉｍａｇｉｏ  ＮＥＯ  ３５２  を用い、画像面積率Ａ４横用紙で５［％］の横帯ベタ画像を作成し、クリーニングブレード２によりクリーニングさせたときの感光体ドラム１上の残留トナーを目視で確認し、ランク評価を行った。ランク値が大きいほどクリーニング性が良好で、ランク５が完全にクリーニング可、ランク１が全面クリーニング不良発生である。
【００４７】
先端を鈍角形状に加工したクリーニングブレード２を用いた場合、初期的には球形トナーを良好にクリーニングすることが可能であるが、ある時点で急激にクリーニング不良が発生することがわかった。この原因解析を行った結果以下のことがわかった。
【００４８】
図１２は先端角を鈍角形状に加工したブレードを用いた場合、図１３は先端を加工していないブレードを用いた場合の球形トナーが堆積している状態のクリーニングブレード２と感光体ドラム１との接触部の断面模式図である。図中のＮはブレード線圧、Ｎ１はクリーニングブレード２からブレードニップ２ｎより感光体ドラム１に直接加わる抗力、Ｎ２はクリーニングブレード２から堆積トナーを介して感光体ドラム１に加わる抗力である。θ１はブレード先端面２ｃと感光体ドラム１で形成される角度（クリーニング角度）である。
【００４９】
先端角を鈍角に加工したブレードは加工していないブレードに比べクリーニング角度θ１が小さく、より鋭角の楔状の空間となるため堆積トナーの幅Ｌ２が大きくなる。このような状態で堆積トナー１２がブレードニップ２ｎより感光体表面移動方向上流側の楔状の空間に堆積しつづけると、クリーニングブレード２と感光体ドラム１とに挟まれた堆積トナーの面積が広くなる。押圧力であるブレード線圧Ｎが堆積トナーを介して加わる抗力Ｎ２に分散されてしまい、トナーを堰き止めるために重要なブレードの抗力Ｎ１が小さくなってしまう。
【００５０】
そこで、プリンタ１００では、トナー堆積防止手段として、クリーニングブラシ２１を用いてブレードニップ２ｎより感光体表面移動方向上流側の楔状の空間に一度堆積し、堆積トナー１２となった球形トナーを除去かつ感光体ドラム１上に均一に散らす制御を行う。
【００５１】
図１４は、芯金と導電性のブラシからなるクリーニングブラシ２１により堆積トナー１２を除去かつ散らす、堆積トナー除去モードの一連の動きを示した図である。
図１４（ａ）は、クリーニングブラシ２１および先端角を鈍角形状に加工したクリーニングブレード２により感光体ドラム１から球形トナーを除去し、感光体ドラム１が静止している状態である。なお、図１４（ａ）についてクリーニングブラシ２１と感光体ドラム１とが接触する部分をブラシニップ２１ｎと呼ぶ。
クリーニングブレード２のブレードニップ２ｎの感光体表面移動方向上流側の楔状の空間には堆積トナー１２がある量存在する状態である。この堆積トナー１２の量がある値以上なったとき、もしくは感光体ドラム１が静止し、ニップ部のトナーがクリーニングブレード２から圧力を受け続け固着した状態になったとき、堆積トナー１２がブレードニップ２ｎにおける圧力のバランスを崩す原因となりクリーニング不良が発生する。
【００５２】
図１４（ｂ）は、感光体ドラム１が画像形成時の回転方向（以下、「正規回転方向」と呼ぶ）とは逆方向に回転し、クリーニングブラシ２１が感光体ドラム１と接触する位置まで堆積トナー１２を運んでいる状態である。このときクリーニングブレード２は感光体ドラム１と接触したままでも特に問題ない。また、帯電装置４、現像装置６、転写装置７が感光体ドラム１と接触していても特に問題ない。
【００５３】
図１４（ｃ）は、堆積トナー１２がクリーニングブラシ２１と感光体ドラム１と接触する位置であるブラシニップ２１ｎまできたときに、感光体ドラム１の正規回転方向とは逆方向に回転するクリーニングブラシ２１が堆積トナー１２を除去している状態である。このとき、クリーニングブラシ２１には電源バイアス１３が接続されており、トナーの正規極性と異なる極性のバイアスが印加されている。
【００５４】
堆積トナー１２は転写残トナーであるから転写バイアスの影響を受け、正規の極性と逆極性のトナーが混在する状態となっている。したがって、クリーニングブラシ２１には正規帯電極性のトナーがブラシ静電的に付着し、感光体ドラム１から除去されるが、転写の影響で逆極性に帯電したトナーはブラシには付着せず、ブラシの散らし効果により感光体ドラム１に均一に散らされる。
【００５５】
図１４（ｄ）は、堆積トナー１２がクリーニングブラシ２１により除去かつ感光体ドラム１上に均一分散された状態になった状態で感光体ドラム１が正規回転方向に回転し、再びクリーニングブレード２によりクリーニングされる状態である。分散されたトナーは量が少ない状態となっているので、ブレードニップ２ｎの楔状の空間に堆積しても、ブレードからの押圧力の分散への影響が少なく、良好なクリーニング可能である。
【００５６】
次に、堆積トナー除去モードを実行するタイミングについて説明する。
図１５は、ブレードの接離のタイミングを示すフローチャートである。このフローチャートは、ある一定回数画像形成動作を行った後にクリーニングモードを実行するものである。図１５において、プリントする枚数を指定してプリントＯＮ（Ｓ１）して、プリントを実行する（Ｓ２）。このときのプリント枚数ｎをカウント（Ｓ３）して、積算のプリント枚数ｎがある一定枚数Ａ以上（Ｓ４のＹＥＳ）の場合、堆積トナー除去モードを実行する（Ｓ５）。堆積トナー除去モードが実行されると、図１４を用いて説明した動作が実行される。クリーニングモードが終了したら、プリント枚数をリセット（Ｓ６）して、指定枚数プリントした場合（Ｓ７のＹＥＳ）は終了する。一方、指定枚数プリントしてない場合（Ｓ７のＮＯ）は、再びプリントを実行する。プリント枚数がある一定枚数Ａ以下の場合（Ｓ４のＮＯ）かつ、指定枚数プリントしたか確認していない場合（Ｓ７のＮＯ）は、再びプリントを実行する。一方、指定枚数プリントした場合は終了（エンド）する。
【００５７】
図１６は、堆積トナー除去モード時の感光体ドラム１、クリーニングブラシ２１および電源バイアス１３の動作を説明するのタイミングチャートを示している。
Ｔ１〜Ｔ２の間は通常の画像形成時の動作であり、Ｔ２〜Ｔ６の間は堆積トナー除去モード時の動作である。画像形成動作中に堆積トナー除去モードが実行されると、正規回転方向に回転していた感光体ドラム１は図１４（ａ）のように静止する（Ｔ２）。感光体ドラム１は静止した後に図１４（ｂ）のように正規回転方向とは逆方向に回転し始める（Ｔ３）。感光体ドラム１が逆回転することによりブラシニップ２１ｎに到達した堆積トナー１２は回転するクリーニングブラシ２１により感光体ドラム１上から除去がなされる。
感光体ドラム１が所定時間ｄｔ１逆回転すると、その回転を停止して（Ｔ４）、図１４（ｄ）のように正規回転方向に回転し始める（Ｔ５）。そして、所定時間ｄｔ２、回転すると堆積トナー除去モードを終了（Ｔ６）する。
【００５８】
ここで、図１４（ａ）に示すようにブレードニップ２ｎとブラシニップ２１ｎとの感光体ドラム１表面上の距離をＬ３、感光体ドラム１の表面移動速度をｖとしたときの、所定時間ｄｔ１は、
ｄｔ１＞Ｌ３／ｖ
の関係を満たす。これにより、ブレードニップ２ｎに堆積した堆積トナー１２をブラシニップまで搬送することができる。
さらに、所定時間ｄｔ２は
ｄｔ２＞Ｌ３／ｖ
の関係を満たすことにより、クリーニングブラシ２１の散らし効果により感光体ドラム１に均一に散らされたトナーをブレードニップ２ｎまで到達させることができる。
【００５９】
なお、図１６のタイミングチャートでは、Ｔ２〜Ｔ３間およびＴ４〜Ｔ５間の感光体ドラム１が停止している間は、クリーニングブラシ２１および電源バイアス１３ともに動作をＯＦＦにしているが、通常の画像形成から堆積トナー除去モードの間、動作をＯＮにしたままでも良い。また、堆積トナー除去モード終了時（Ｔ６）には、全ての動作をＯＦＦにしている。しかし、Ｔ５〜Ｔ６間の動作と、Ｔ１〜Ｔ２間の動作とは同じであるので、指定枚数のプリントが終わっていなければ、動作をＯＦＦにすることなく、連続して通常の画像形成動作に移行する制御を行っても良い。
【００６０】
上述のように、堆積トナー除去モードでは、転写の影響で逆極性に帯電したトナーはブラシには付着せず、ブラシの散らし効果により感光体ドラム１に均一に散らされた状態となっている。このように、堆積トナーをある程度感光体表面上に残すことにより、堆積トナー除去モードの後の画像形成時のクリーニングブレード２の捲れが生じることを防止することができる。
すなわち、堆積トナー除去モードにおいて、感光体ドラム１表面上からトナーを完全に除去すると、その後の画像形成の際には、ブレードニップ２ｎで感光体ドラム１表面とクリーニングブレード２とが直接接触する状態となる。感光体ドラム１表面とクリーニングブレード２とが直接接触した状態で、感光体ドラム１が回転すると摩擦力が大きい状態となり、ブレード稜線部２ｂが感光体ドラム１の表面移動方向下流側に巻き込まれ、クリーニングブレード２全体が折れた状態となる、いわゆる「捲れ」が生じるおそれがある。
一方、堆積トナー除去モードにおいて、感光体ドラム１表面上にトナーをある程度残しておくことにより、その後の画像形成の際には、ブレードニップ２ｎで感光体ドラム１とクリーニングブレード２との間にトナーが入る。トナーが間に入ることにより、ブレードニップ２ｎでの摩擦力を軽減し、クリーニングブレード２の捲れが生じることを防止することができる。
【００６１】
堆積トナー除去モード時には、０．０１［ｍｇ／ｃｍ２］以上、０．１［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲でトナーを感光体ドラム１表面上に残留させようにする。プリンタ１００ではバイアスの大きさにより、適切なトナー量が残留するように制御する。
トナーの残留量が０．０１［ｍｇ／ｃｍ２］未満の場合、ブレードニップ２ｎにおけるクリーニングブレード２と感光体ドラム１との摩擦力が下がらず、捲れが生じるおそれがある。また、トナーの残留量が０．１［ｍｇ／ｃｍ２］よりも多くなると、堆積トナー１２により線圧を分散する抗力Ｎ２が大きくなり、クリーニングブレード２が感光体ドラム１に与える抗力Ｎ１のピーク圧力が減少してクリーニング不良が生じる。また、クリーニング不良が生じなくても、クリーニング不良が生じる状態になりやすく、頻繁に堆積トナー除去モードを実行しなくてはならなくなる。
【００６２】
なお、印加するバイアスの極性としては、トナーの正規極性と異なる極性に限るものではなく、トナーの正規極性と同じ極性のバイアスを印加してもよい。このとき、主に逆極性のトナーの除去がなされるが、クリーニングブラシ２１の機械的な摺擦によっても感光体ドラム１表面上からトナーの除去がなされるため、バイアスの大きさよって、適切なトナー量が残留するように制御する。
さらに、適切な量のトナーが感光体ドラム１表面上に残留する構成としては、印加するバイアスの極性または大きさによって調節するものに限るものではない。ブラシの密度や食込み量、クリーニングブラシ２１と感光体ドラム１との速度比など、クリーニングブラシ２１の機械的な除去能力を調節することにより、堆積トナー除去モード時に適切な量のトナーが残留するようにしてもよい。
このようにブレードニップ２ｎに堆積した堆積トナー１２がある所定の量以上にならないようにクリーニングブラシ２１を用いて制御することによりクリーニング不良の発生を防止することができる。また、この堆積トナーの除去モードはある一定の間隔で定期的に行ってもよく、さらには画像面積率が大きく転写残トナー量が多くなるような場合は毎回行うことにより確実にクリーニング不良の発生を防止することが可能となる。また、所定の回転数だけ表面移動したときに、堆積トナー除去モードとすることで、クリーニング不良の発生を防止することができる。
【００６３】
クリーニングブラシ２１により回収されたトナーは回収ローラ１４により静電的に移動し、図示しないブレード部材で除去される。このとき回収ローラからは完全に球形トナーが除去される必要は無い。
クリーニングブラシ２１について、ブラシ長は、０．２〜２０［ｍｍ］、好ましくは０．５〜１０［ｍｍ］の範囲である。ブラシの毛の長さが２０［ｍｍ］以上では、クリーニング装置の稼動時間とともに像担持体との繰り返し摺擦により、ブラシ体の逆方向の傾斜角が減少して倒毛してクリーニング機能が低下する。ブラシ毛体の毛の長さが、０．２［ｍｍ］以下では、像担持体に対する物理的な力が不足する。したがって、０．２〜２０［ｍｍ］好ましくは０．５〜１０［ｍｍ］の範囲にすることによって、像担持体からのクリーニング性、像担持体へのトナー付着性が向上する。
【００６４】
上述した構成を備えたプリンタ１００で、図１１を用いて説明したものと同様の耐久実験を行った。実験にはリコー製ｉｍａｇｉｏ  ＮＥＯ  ３５２を用い、画像面積率Ａ４横用紙で５％の横帯ベタ画像を作成し、クリーニングブレード２によりクリーニングさせたときの感光体ドラム１上の残留トナーを目視で確認し、ランク評価を行った。
図１７は、プリンタ１００を用いた耐久試験結果である。ランク値が大きいほどクリーニング性が良好で、ランク５が完全にクリーニング可、ランク１が全面クリーニング不良発生である。また、堆積トナーを除去するモードは一定の間隔で定期的に行っている。その結果、図１７に示すように１５００００(枚)まで画像形成を行う耐久試験を行ったが、クリーニング不良の発生はなかった。
上述の実施形態１では、高解像性や転写性の良好な小粒径の球形トナーとして重合法によるものを記載したが、用いるトナーとして歯これに限定されるものではなく、例えば従来の機械的な粉砕分級法で作成されたものであっても良い。
【００６５】
球形トナーをクリーニングするために必要な押圧力を得るためには、粉砕トナーの場合よりも押圧力を高めなければならないことは既に述べた通りである。このように押圧力を高めると、当然ながら感光体ドラム１の表面を磨耗させ易くなる。そこで、プリンタ１００においては、表面に保護層を備えたものを用いている。
【００６６】
図１８は、プリンタ１００で用いた感光体ドラム１を表す断面図である。基層としての導電性支持体５０上に、絶縁層である下引き層５１が設けられている。そして、その上に感光層としての電荷発生層５２、電荷輸送層５３が設けられている。さらにその上に表面保護層５４が積層されている。
導電性支持体５０としては、体積抵抗１０１０［Ω・ｃｍ］以下の導電性を示すものを用いることができる。感光層は単層でも積層でもよいが、説明の都合上、先ず電荷発生層５２と電荷輸送層５３とからなる積層構成の場合についてから述べる。
【００６７】
電荷発生層５２は、電荷発生物質を主成分とする層である。電荷発生層には公知の電荷発生物質を用いることが可能であり、その代表として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、他のフタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられ、これらは有用に用いられる。これら電荷発生物質は単独でも、２種以上混合して用いることも可能である。
電荷発生層５２は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体５０上、あるいは下引き層５１上に塗布し、乾燥することにより形成される。塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。
【００６８】
電荷発生層５２の膜厚は、０．０１〜５［μｍ］程度が適当であり、好ましくは０．１〜２［μｍ］である。
電荷輸送層５３は、電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層５２上に塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により単独あるいは２種以上の可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
電荷輸送物質の量は結着樹脂１００重量部に対し、２０〜３００重量部、好ましくは４０〜１５０重量部が適当である。また、電荷輸送層の膜厚は解像度・応答性の点から、２５［μｍ］以下とすることが好ましい。下限値に関しては、使用するシステム（特に帯電電位等）に異なるが、５［μｍ］以上が好ましい。
【００６９】
次に感光層が単層構成の場合について述べる。
感光層は、前述の電荷発生物質、電荷輸送物質、結着樹脂等を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを導電性支持体５０上ないし、下引き層５１上に塗布、乾燥することによって形成できる。電荷輸送物質を含有させずに、電荷発生物質と結着樹脂とから構成してもよい。また、必要により可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
結着樹脂としては先に電荷輸送層５３で挙げた結着樹脂のほかに、電荷発生層５２で挙げた結着樹脂を混合して用いてもよい。もちろん、先に挙げた高分子電荷輸送物質も良好に使用できる。結着樹脂１００重量部に対する電荷発生物質の量は５〜４０重量部が好ましく、電荷輸送物質の量は０〜１９０重量部が好ましく、さらに５０〜１５０重量部であればより好ましい。
感光層は、電荷発生物質、結着樹脂を電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコートなどで塗工して形成できる。感光層の膜厚は、５〜２５［μｍ］程度が適当である。
【００７０】
下引き層５１は一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。
下引き層５１にはモアレ防止、残留電位の低減等のために酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物の微粉末顔料を加えてもよい。また、これらの下引き層５１は、前述の感光層の如く適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。
【００７１】
更に感光体ドラム１の下引き層５１として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。また、この他には、Ａｌ２Ｏ３を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物やＳｉＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、ＣｅＯ２等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層５１の膜厚は０〜５［μｍ］が適当である。
【００７２】
感光体ドラム１は、最表面層に機械的磨耗を防止するために保護層５４を有している。
保護層５４のバインダー構成として、架橋構造からなる保護層５４も有効に使用される。架橋構造の形成に関しては、１分子内に複数個の架橋性官能基を有する反応性モノマーを使用し、光や熱エネルギーを用いて架橋反応を起こさせ、３次元の網目構造を形成するものである。この網目構造がバインダー樹脂として機能し、高い耐摩耗性を発現するものである。
電気的な安定性、耐刷性、寿命の観点から、上記反応性モノマーとして、全部もしくは一部に電荷輸送能を有するモノマーを使用することは非常に有効な手段である。このようなモノマーを使用することにより、網目構造中に電荷輸送部位が形成され、保護層５４としての機能を十分に発現することが可能となる。
【００７３】
電荷輸送能を有する反応性モノマーとしては、同一分子中に電荷輸送性成分と加水分解性の置換基を有する珪素原子とを少なくとも１つずつ以上含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とヒドロキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とカルボキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とエポキシ基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とイソシアネート基とを含有する化合物等が挙げられる。これら反応性基を有する電荷輸送性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
さらに好ましくは、電荷輸送能を有するモノマーとして、電気的・化学的安定性が高いこと、キャリアの移動度が速いこと等から、トリアリールアミン構造を有する反応性モノマーが有効に使用される。
これ以外に塗工時の粘度調整、架橋型電荷輸送層の応力緩和、低表面エネルギー化や摩擦係数低減などの機能付与の目的で１官能及び２官能の重合性モノマー及び重合性オリゴマーを併用することができる。これらの重合性モノマー、オリゴマーとしては、公知のものが利用できる。
【００７４】
また感光体ドラム１は、熱または光を用いて正孔輸送性化合物の重合または架橋を行うが、熱により重合反応を行う際には、熱エネルギーのみで重合反応が進行する場合と重合開始剤が必要となる場合があるが、より低い温度で効率よく反応を進行させるためには、開始剤を添加することが好ましい。
光により重合させる場合は、光として紫外線を用いることが好ましいが、光エネルギーのみで反応が進行することはごく稀であり、一般には光重合開始剤が併用される。
この場合の重合開始剤とは、主には波長４００［ｎｍ］以下の紫外線を吸収してラジカルやイオン等の活性種を生成し、重合を開始させるものである。なお、本発明においては、上述した熱及び光重合開始剤を併用することも可能である。
【００７５】
このように形成した網目構造を有する電荷輸送層５３は、耐摩耗性が高い反面、架橋反応時に体積収縮が大きく、あまり厚膜化するとクラックなどを生じる場合がある。このような場合には、保護層５４を積層構造として、下層（感光層側）には低分子分散ポリマーの保護層を使用し、上層（表面側）に架橋構造を有する保護層を形成しても良い。
上述した表層に非常に硬い保護層を設けた像担持体としての感光体を用いることにより、感光層としての機能が損なわれないようにしたままクリーニングブレード２による感光体膜削れを防止することができる。
【００７６】
以上、実施形態１によれば、トナーとして円形度０．９８以上の球形トナーを用いることにより、高画質化を図ることができ、トナー像担持体としての感光体ドラム１に当接するクリーニングブレード２の稜線であるブレード稜線部２ｂを形成する２つの面であるブレード先端面２ｃとブレード対抗面２ａとが成す先端角を鈍角形状とすることで、粉砕トナーに比してクリーニングが困難な球形トナーを良好にクリーニングすることができる。そして、ブレードニップ２ｎよりも感光体表面移動方向上流側に、トナー除去手段としてのブラシ部材であるクリーニングブラシ２１を備え、ブレード当接部としてのブレードニップ２ｎにトナーが堆積することを防止するトナー堆積防止手段として、感光体ドラム１を表面通常移動方向である正規回転方向とは逆方向に表面移動させることで、ブレードニップ２ｎの感光体表面移動方向上流側の楔形の空間に、堆積した堆積トナーをクリーニングブラシ２１がトナーを除去する位置まで運び、クリーニングブラシ２１によってトナーを除去するものである。これにより、先端角を鈍角にすることで、ブレード先端面２ｃと感光体ドラム１表面とが成す角が鋭角となり、経時においてトナーが堆積しやすい状態であっても、感光体ドラム１を正規回転方向とは逆方向に表面移動させ、クリーニングブラシ２１で堆積トナーを除去することができ、ブレードニップ２ｎにトナーが堆積することを防止し、クリーニングブレード２が感光体ドラム１に当接する押圧力が分散することを防止することができる。よって、ピーク圧力を維持することができ、球形トナーを長期に渡って安定してクリーニングすることができる。
また、クリーニングブラシ２１に電荷を印加するためのバイアス印加手段としての電源バイアス１３を有し、感光体ドラム１が正規回転方向とは逆方向に表面移動するときに、クリーニングブラシ２１を回転させるとともに、画像形成時のトナーの正規の摩擦帯電特性と同極性のバイアスをクリーニングブラシ２１印加することにより、転写残トナーに多く含まれる逆帯電トナーを良好に除去することとができ、正規帯電トナーを感光体ドラム１表面上に残留させることにより、クリーニング再開時のクリーニングブレード２に捲れが生じることを防止することができる。これについて、すべてのトナーを感光体ドラム１から除去すると感光体ドラム１が再び正回転したとき、ブレードニップ２ｎにトナーが全くいない状態となる。このような状態が起こるとクリーニングブレード２と感光体ドラム１との当接部における摩擦力が大きくなり、ブレード部材が捲れ返ってしまう。また、ブレード部材によりクリーニングされたニップ部の堆積トナーは転写の影響でプラスとマイナスの極性トナーが混在している状態となっているため、いずれかの極性のバイアスをクリーニングブラシ２１に印加することで、クリーニングブラシ２１に静電的に回収されるトナーと、回収されずにクリーニングブラシ２１により均一に感光体ドラム１上に散らされるトナーが発生する。均一に散らされたトナーはブレードニップ２ｎに再び堆積されるが、量が少ないのでクリーニング不良の発生には至らない。さらに、ブレードニップ２ｎにおける潤滑作用でクリーニングブレード２と感光体ドラム１との摩擦力を低減し、クリーニングブレード２の捲れ返りを防止することができる。
特に、０．０１［ｍｇ／ｃｍ２］以上の範囲でトナーを感光体ドラム１表面上に残留させることで、より確実に、クリーニングブレード２と感光体ドラム１との摩擦力を低減し、クリーニングブレード２の捲れ返りを防止することができる。さらに、０．１［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲でトナーを感光体ドラム１表面上に残留させることで、クリーニング不良が生じることを防止することができる。
また、ブラシの毛の長さが２０［ｍｍ］以上では、クリーニング装置８の稼動時間とともに感光体ドラム１との繰り返し摺擦により、ブラシ体の逆方向の傾斜角が減少して倒毛してクリーニング機能が低下する。ブラシ毛体の毛の長さが、０．２［ｍｍ］以下では、感光体ドラム１に対する物理的な力が不足する。したがって、０．２〜２０［ｍｍ］好ましくは０．５〜１０［ｍｍ］の範囲にすることによって、感光体ドラム１からのクリーニング性、感光体ドラム１へのトナー散らし性が向上する。
また、感光体ドラム１が所定の回数だけ表面移動したときに、堆積トナー除去モードを実行することにより、トナーすり抜けが発生するブレードニップ２ｎの堆積トナー量の閾値を把握し、簡易な制御で堆積トナー１２の量がその閾値を超えないようにすることができる。
また、作像動作終了後に堆積トナー除去モードを実行することにより、画像濃度が濃い画像を連続して出力した場合や紙ジャムなどの異常動作による転写残トナーの増加が発生しても、毎回除去モードを実行することで確実にクリーニングブレード２でトナーをクリーニングすることができる。
また、クリーニングブレード２の先端角の角度を、９５［°］以上、１２０［°］以下とすることにより、ブレードニップ２ｎの幅が小さくなり、通常の直角形状のブレードと同じ加重かけてもブレード面圧が高くなるので、球形トナーをクリーニングすることができる。
また、クリーニングブレード２のゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）を６５［°］以上とすることにより、トナーがクリーニングブレード２に衝突したときの変形を低減し、８０［°］以下とすることにより、クリーニングブレード２の感光体ドラム１への抗力の分布ムラを低減し感光体ドラム１とクリーニングブレード２との接触状態を安定にすることができる。
また、クリーニングブレード２の常温（２４［℃］±３［℃］）における反発弾性係数を３０［％］以下とし、１０［℃］から４０［℃］までの間での変化率が３５０［％］以下とすることで、クリーニングブレード２の反発弾性係数を低くして、トナーがクリーニングブレードに衝突したときの変形に対する復元力を低下させることにより、クリーニングブレード２の感光体ドラム１への接触状態を安定化させる。
また、感光体ドラム１が静止している状態でのクリーニングブレード２が感光体ドラム１に加える線圧は、０．５０［Ｎ／ｃｍ］以上としている。従来のブレード部材を用いた場合は大きな荷重を与えようとすると、ブレード部材が支持板との接着部分の根元で折れ曲がり、ブレード部材が像担持体と所謂腹当り状態で接触し、接触面積が大きくなる。このような状態では大きな
荷重を与えてもクリーニングに必要なピーク圧力は得られないので、さらに大きな荷重を与える必要がある。クリーニングブレード２のように、先端角を鈍角に加工したブレードを用いると、その形状効果で感光体ドラム１との接触面積が小さくなりことがわかり、クリーニングに重要なピーク圧力を効率よく与えることができる。その結果、従来ブレードよりも低い０．５０［Ｎ／ｃｍ］の抗力を感光体ドラム１に与えることで球形トナーをクリーニングすることができる。
また、感光体ドラム１の表層に、架橋構造を備えるバインダー樹脂を用いた保護層５４を設けることにより、球形トナーを除去するために大きな線圧が加わる感光体ドラム１が削れることを防止することができる。さらに、バインダ−樹脂の構造中に電荷輸送材を分散させることにより、感光層としての機能が損なわれないようにすることができる。
【００７７】
〔実施形態２〕
次に、画像形成装置であるプリンタ１００の他の実施形態（以下、「実施形態２」という。）について説明する。
実施形態２のプリンタ１００は、感光体ドラム１とクリーニング装置８とを一体に支持し、プリンタ１００本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを有するものである。なお、実施形態２では、感光体ドラム１及びクリーニング装置８のほか、帯電装置４及び現像装置６も一体に支持したプロセスカートリッジである。プロセスカートリッジとしては、少なくとも、感光体ドラム１及びクリーニング装置８を一体に支持したものであればよい。また、プリンタ本体部分の基本構成は、実施形態１と同様である。
【００７８】
図１９は、本実施形態２に係るプリンタに着脱可能なプロセスカートリッジ２００の概略構成を示す断面図である。一般に、プロセスカートリッジ２００は、クリーニング装置８で回収した廃トナーを蓄えるスペースが必要である。実施形態２では、球形トナーを用いることができるので、転写効率が良く、転写残トナーが少ないことから、従来の粉砕トナーに比べて廃トナーの量を少なく抑えることができる。
従来スペースの問題で小型のクリーニング手段しか搭載できないプロセスカートリッジではクリーニング不良が発生しやすい問題から球形トナーを用いることは困難であった。しかし、プリンタ１００では球形トナーを用いても簡易な構成でクリーニングを行うことができるので、球形トナーを用いるプリンタ１００で、プロセスカートリッジを用いることが可能である。
したがって、プロセスカートリッジ２００内における廃トナーを蓄えるスペースを小さくでき、コンパクトなプロセスカートリッジ２００を実現できる。
また、一般に、このような電子写真方式の画像形成装置は、その構成が複雑で、これを構成する各装置を容易に交換したりすることが困難である場合が多いが、本実施形態２のように交換等が必要な装置について一体に支持したプロセスカートリッジとすることで、その交換等が容易となり、利便性が向上する。
【００７９】
以上、実施形態２によれば、少なくともクリーニング装置８と感光体ドラム１とを一体として、プリンタ１００装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ２００とすることにより、像担持体、帯電手段、現像手段、クリーニング装置の構成要素をプロセスカートリッジ２００として一体に結合して構成することによって、ユーザーによる交換が可能となる。また、プリンタ１００の利便性、およびメンテナンス性を向上させることができる。
【００８０】
〔実施形態３〕
次に、画像形成装置であるプリンタの更に他の実施形態（以下、「施形態３」いう。）について説明する。実施形態３のプリンタは、実施形態２におけるプロセスカートリッジ２００を用いたカラープリンタ３００である。
図２０、実施形態３に係るプリンタ全体の概略構成図である。このカラープリンタ３００は、カラープリンタ３００を水平面上に設置したときに、水平方向に長尺な状態となるように、複数のローラ３０ａ，３０ｂに張架された中間転写ベルト２７を備えている。この中間転写ベルト２７は、図中矢印Ｄの向きに表面移動する。中間転写ベルト２７における水平方向に延在する平面部分には、上述したプロセスカートリッジ２００が４つ並んで配置されている。各プロセスカートリッジ２００は、それぞれ異なる色のトナーを用い、図中左側から順に、イエロー用プロセスカートリッジ２００Ｙ、マゼンタ用プロセスカートリッジ２００Ｍ、シアン用プロセスカートリッジ２００Ｃ、ブラック用プロセスカートリッジ２００Ｋである。各プロセスカートリッジにおいて感光体ドラム１の表面に形成された各色トナー像は、各感光体ドラム１に中間転写ベルト２７を介して対向配置された１次転写装置２９Ｙ，２９Ｍ，２９Ｃ，２９Ｋによって形成される転写電界によって、中間転写ベルト２７上に１次転写される。このとき、ブラック用プロセスカートリッジ２００Ｋから図中左側から向かって、順次、中間転写ベルト２７上に各色トナー像が互いに重なり合うように１次転写される。これにより、中間転写ベルト２７上には、各色トナー像が互いに重なり合った、重ね合わせトナー像が形成される。この重ね合わせトナー像は、中間転写ベルト２７の表面移動に伴って２次転写装置３２と対向する２次転写領域へ搬送される。また、この２次転写領域には、重ね合わせトナー像の先端がこの領域へ進入するタイミングに合わせて、図中矢印Ｅの向きに搬送される記録材Ｐも進入してくる。そして、２次転写装置３２によって形成される転写電界によって、中間転写ベルト２７上の重ね合わせトナー像は、記録材Ｐ上に一括して２次転写される。このようにして重ね合わせトナー像が転写された記録材Ｐは、図示しない定着装置へ搬送され、ここで重ね合わせトナー像が定着された後、機外へ排出される。
なお、本実施形態のプリンタは、４つのプロセスカートリッジを、中間転写ベルト２７の表面移動方向上流側から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に配置しているが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で配置してもよい。
【００８１】
〔実施形態４〕
次に、画像形成装置であるプリンタの更に他の実施形態（以下、「実施形態４」という。）について説明する。実施形態４のプリンタも、実施形態２におけるプロセスカートリッジを用いたカラープリンタである。
図２１は、実施形態４に係るカラープリンタ３００全体の概略構成図である。このカラープリンタ３００は、実施形態３の中間転写ベルト２７に代えて、表面に記録材Ｐを担持した状態で表面移動する記録材搬送ベルト３４を用い、各プロセスカートリッジ２００Ｙ，２００Ｍ，２００Ｃ，２００Ｋの感光体ドラム１上の各色トナーを、直接記録材Ｐ上に重なり合うように転写するものである。なお、実施形態４においても、４つのプロセスカートリッジの配置順序は任意である。
【００８２】
〔実施形態５〕
次に、画像形成装置であるプリンタの更に他の実施形態（以下、「実施形態５」という。）について説明する。実施形態５のプリンタも、実施形態２におけるプロセスカートリッジ２００を用いたカラープリンタ３００である。中間転写ベルト２７を上述の感光体ドラム１をクリーニングするクリーニング装置８と同様のクリーニング装置を用いてクリーニングする構成となっている。
図２２は、実施形態５に係るカラープリンタ３００全体の概略構成図である。このカラープリンタ３００は、実施形態３の場合と同様に中間転写ベルト２７を用いて記録材Ｐ上に重ね合わせトナー像を転写するこのであるが、２次転写後のトナー像担持体としての中間転写ベルト２７の表面部分に残留した転写残トナーをクリーニングするベルトクリーニング装置３５を備えている。このベルトクリーニング装置３５は、上述したクリーニング装置８と同様の構成になっている。このベルトクリーニング装置３５は、ローラ３０ｃによって巻き回されている中間転写ベルト２７の表面部分にクリーニングブレードが当接するように配置されている。上述したクリーニング装置８と同様の構成を有するベルトクリーニング装置３５によれば、中間転写ベルト２７のようなベルト状の像担持体表面に付着した球形トナーも、高いクリーニング性をもってクリーニングすることが可能である。
また、図示しないが、同じような構成の転写搬送ベルトのクリーニング装置としても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施形態１に係るプリンタ全体の概略構成図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、円形度の測定方法を説明するための説明図。
【図３】実施形態１に係るプリンタで用いるクリーニングブレードと金属支持版との断面図。
【図４】従来のクリーニングブレードと金属支持版との断面図。
【図５】食い込み量とブレード線圧との関係を示したグラフ。
【図６】先端角が鈍角であるブレードの球形トナーをクリーニングすることが可能な線圧の領域を示すグラフ。
【図７】先端角が直角形状のブレードの球形トナーをクリーニングすることが可能な線圧の領域を示すグラフ。
【図８】先端角が鈍角形状のクリーニングブレードの感光体ドラムに対する垂直抗力の関係を示す概略図。
【図９】先端角が直角形状のクリーニングブレードの感光体ドラムに対する垂直抗力の関係を示す概略図。
【図１０】４種類のクリーニングブレードにおける反発弾性率と温度との関係を示すグラフ。
【図１１】先端角が鈍角形状のクリーニングブレードを用いた耐久実験の結果を示すグラフ。
【図１２】先端角が鈍角形状のクリーニングブレードを用いた場合のトナーが堆積している状態の断面模式図。
【図１３】先端角が直角形状のクリーニングブレードを用いた場合のトナーが堆積している状態の断面模式図。
【図１４】堆積トナー除去モードの一連の動きを示した図、（ａ）は、感光体ドラムが静止している状態、（ｂ）は、感光体ドラムが画像形成時とは逆方向に回転し、クリーニングブラシが感光体ドラムと接触する位置まで堆積トナーを運んでいる状態、（ｃ）は、クリーニングブラシが堆積トナーを除去している状態、（ｄ）感光体ドラムが正規回転方向に回転し、再びクリーニングブレードによりクリーニングされる状態。
【図１５】ブレードの接離のタイミングを示すフローチャート。
【図１６】堆積トナー除去モード時の感光体ドラム、クリーニングブラシおよび電源バイアスの動作を説明するのタイミングチャート。
【図１７】先端角が鈍角形状のクリーニングブレードを用い、堆積トナー除去モードを実行するプリンタの耐久実験の結果を示すグラフ。
【図１８】感光体ドラムの断面図。
【図１９】実施形態２に係るプリンタに着脱可能なプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図。
【図２０】実施形態３に係るプリンタ全体の概略構成図。
【図２１】実施形態４に係るプリンタ全体の概略構成図。
【図２２】実施形態５に係るプリンタ全体の概略構成図。
【図２３】感光体ドラムに対するクリーニングブレードの配置の説明図。
【図２４】感光体ドラムを静止させた状態で同クリーニングブレードを食込み量で当接させたときのブレード先端部の変形状態を示す説明図。
【図２５】図２４に示した状態から感光体ドラム１を表面移動させたときのブレード先端部の変形状態を示す説明図。
【図２６】ブレードニップを球形トナーがすり抜ける様子を模式的に示した説明図。
【図２７】スティック状態からスリップ状態になったクリーニングブレードのブレード先端部分を示す拡大斜視図。
【符号の説明】
【００８４】
１      感光体ドラム
２      クリーニングブレード
２ａ    ブレード対抗面
２ｂ    ブレード稜線部
２ｃ    ブレード先端面
２ｎ    ブレードニップ
３      金属支持板
４      帯電装置
５      露光装置
６      現像装置
７      転写装置
８      クリーニング装置
９      除電装置
２１    クリーニングブラシ
１００  プリンタ
２００  プロセスカートリッジ
３００  カラープリンタ
【図１】
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【図２】
2007004065.tif 000004
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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