画像形成装置及びプロセスカートリッジ
【課題】小径の静電潜像保持体であっても、形成される画像のスジの発生を抑制し得る板状清掃部材を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】外径２７ｍｍ以下の静電潜像保持体３１と、帯電手段３２と、静電潜像形成手段と、トナー像形成手段３３と、転写手段４２と、静電潜像保持体３１の回転方向に後端が向くように静電潜像保持体３１周面からの法線に対して角度をもってその先端が当該周面に押し当てられ、当該周面側に位置しその先端部が当該周面に接触する清浄層、及び、その背面に位置する背面層の二層構造を有するクリーニングプレード３５によって、転写後に残存する未転写トナーを除去して清浄化する清浄化手段３４と、からなり、クリーニングプレード３５における前記清浄層のダイナミック硬度ｗと前記背面層のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）が２．２以上である画像形成装置及びプロセスカートリッジである。
【解決手段】外径２７ｍｍ以下の静電潜像保持体３１と、帯電手段３２と、静電潜像形成手段と、トナー像形成手段３３と、転写手段４２と、静電潜像保持体３１の回転方向に後端が向くように静電潜像保持体３１周面からの法線に対して角度をもってその先端が当該周面に押し当てられ、当該周面側に位置しその先端部が当該周面に接触する清浄層、及び、その背面に位置する背面層の二層構造を有するクリーニングプレード３５によって、転写後に残存する未転写トナーを除去して清浄化する清浄化手段３４と、からなり、クリーニングプレード３５における前記清浄層のダイナミック硬度ｗと前記背面層のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）が２．２以上である画像形成装置及びプロセスカートリッジである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成装置においては、静電潜像保持体から被転写体にトナー像を転写した後に、静電潜像保持体周面に残ったトナーを除去するため、一般にクリーニング装置が配される。当該クリーニング装置としては、弾性体からなるクリーニングブレードを静電潜像保持体周面に接触させて、残留トナーを擦り取る方式が多く採用されている。
【０００３】
近年では、画像形成ユニットの長寿命化が求められ、クリーニングブレードにも高耐久性が求められている。耐久性を高めつつ、静電潜像保持体の摩耗や、クリーニングブレードのへたりなどするべく、静電潜像保持体に接するクリーニング層と背面層とで異なる特性をもつ二層構造のクリーニングブレードが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、トナー付着体に当接する清浄層と、清浄層の裏面に設けられた背面層との二層からなり、清浄層のヤング率が８〜２０ＭＰａで且つ２５℃における反発弾性が２０〜４０％であり、清浄層と背面層のヤング率、清浄層と背面層の肉厚の関係を規定し、清浄層及び背面層の全体のヤング率が７〜１４ＭＰａであるクリーニングブレード部材が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、同様に清浄層と背面層との二層からなり、清浄層の材料を規定するとともに、清浄層と背面層のヤング率、清浄層と背面層の肉厚の関係を規定し、清浄層及び背面層の全体のヤング率が５〜１４．０ＭＰａであるクリーニングブレード部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９３３０６号公報
【特許文献２】特開２００９−３１７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、小径の静電潜像保持体であっても、形成される画像のスジの発生を抑制し得るクリーニングブレードを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の＜１＞〜＜３＞に示す本発明により達成される。
＜１＞ 外径が２７ｍｍ以下の円筒状または円柱状で軸を中心に回転し、その周面に形成された静電潜像を保持し得る静電潜像保持体と、
該静電潜像保持体周面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記静電潜像保持体周面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像保持体周面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記静電潜像保持体の回転方向に後端が向くように当該静電潜像保持体周面からの法線に対して角度をもってその先端が当該周面に押し当てられ、当該周面側に位置しその先端部が当該周面に接触する清浄層、及び、その背面に位置する背面層の二層構造を有するクリーニングブレードによって、転写後に残存する静電潜像保持体周面の未転写トナーを除去して清浄化する清浄化手段と、からなり、
前記クリーニングブレードにおける前記清浄層のダイナミック硬度ｗと前記背面層のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）が、２．２以上であることを特徴とする画像形成装置。
【０００９】
＜２＞ 前記清浄層における、前記静電潜像保持体の周面に面する面から測定したダイナミック硬度ｗと、前記静電潜像保持体の周面に接する先端部の当該静電潜像保持体の回転方向に対向する面から測定したダイナミック硬度ｃとの比（ｗ／ｃ）が、０．８以上であることを特徴とする＜１＞に記載の画像形成装置。
【００１０】
＜３＞ ＜１＞または＜２＞に記載の画像形成装置に着脱可能であって、少なくとも前記静電潜像保持体と前記清浄化手段とを備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の効果】
【００１１】
＜１＞にかかる発明によれば、本構成を具備しない場合に比べて、小径の静電潜像保持体でありながら、形成される画像中のスジの発生を抑制することができる。
【００１２】
＜２＞にかかる発明によれば、本構成を具備しない場合に比べて、小径の静電潜像保持体でありながら、形成される画像中のスジの発生をより抑制することができる。
【００１３】
＜３＞にかかる発明によれば、本構成を具備しない場合に比べて、小径の静電潜像保持体でありながら、形成される画像中のスジの発生を抑制し得るプロセスカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の例示的一態様を示す実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における画像形成エンジンのみを抜き出して拡大した概略構成図である。
【図３】図２の画像形成エンジンにおける板状清浄部材周辺部を抜き出した拡大断面図である。
【図４】板状清浄部材におけるダイナミック硬度の測定面を説明するための模式説明図である。
【図５】本発明のプロセスカートリッジの好適な一例の基本構成を概略的に示す模式断面図である。
【図６】板状清浄部材の取付状態を説明するための板状清浄部材周辺の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の画像形成装置及びプロセスカートリッジについて詳細に説明する。
【００１６】
［画像形成装置］
図１は、本発明の画像形成装置の例示的一態様を示す概略構成図である。なお、図１においては、装置の付随的装置構成や給紙装置、定着装置等の図示が省略されている。
【００１７】
本実施形態の画像形成装置は、所謂タンデム型であり、図示された画像形成部の他、画像形成部などを制御する制御部や、例えば画像読取装置やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に接続され、これらから受信した画像データに画像処理を施す画像処理部等を含んで構成されている。
【００１８】
画像形成部は、一定の間隔を置いて並列的に配置される４つの画像形成エンジン３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ（以下、個々の画像形成エンジンを単に「画像形成エンジン３０」と称する場合がある。）を備えている。
【００１９】
図２に、画像形成エンジン３０のみを抜き出して拡大した概略構成図を示す。図２に示されるように、画像形成エンジン３０は、静電潜像が形成される静電潜像保持体の一例であり矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム３１、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電する帯電手段の一例である帯電ロール３２、感光体ドラム３１表面に形成された静電潜像を現像するトナー像形成手段の一例である現像装置３３、感光体ドラム３１表面の未転写トナー等を除去する清浄化手段の一例であるクリーニング装置３４を備えている。また、画像形成エンジン３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋのそれぞれの感光体ドラム３１をレーザ光２６で走査露光して、感光体ドラム３１表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段の一例である不図示の露光装置が設けられている。
【００２０】
各画像形成エンジン３０は、現像装置３３に収納されたトナー（現像剤）の色や種類が異なることを除いて、略同様に構成されている。そして、画像形成エンジン３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋの各々では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナーが現像装置３３に収納され、これら各色のトナー像がそれぞれ形成される。
【００２１】
感光体ドラム３１は、静電潜像保持体の一例であり、全体としてドラム状に形成されたもので、その外周面（ドラム表面）に感光層を有している。この感光体ドラム３１は図２の矢印Ａ方向に回転可能に設けられている。
【００２２】
感光体ドラム３１は、少なくとも潜像（静電荷像）が形成される機能を有するものであり、電子写真感光体が好適なものとして挙げられる。感光体ドラム３１は、円筒状（本発明においては、円筒状であることは要求されず、内部が中空でない円柱状であっても構わない。）の導電性の基体外周面に有機感光層等を含む感光層が形成されてなる。この感光層は一般的に、基体表面に必要に応じて下引き層が形成され、さらに電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とがこの順序で形成されたものである。電荷発生層と電荷輸送層の積層順序は逆であってもよい。
【００２３】
これらは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを別個の層（電荷発生層、電荷輸送層）に含有させて積層した積層型感光体であるが、電荷発生物質及び電荷輸送物質の両方を同一の層に含む単層型感光体であってもよく、好ましくは積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。また、有機感光層に限らずアモルファスシリコン感光膜等他の種類の感光層を使用してもよい。
【００２４】
帯電ロール３２は、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電する帯電手段の一例である。帯電手段としては、本例の如く、導電性または半導電性の接触型帯電器である帯電ロール３２を用いてもよいが、コロトロンなどの非接触型帯電器を用いてもよい。帯電ロール３２を用いた場合には、感光体ドラム３１に対し、直流電流を印加するか、交流電流を重畳させて印加してもよい。このような帯電ロール３２により、感光体ドラム３１との接触部近傍の微小空間で放電を発生させることにより感光体ドラム３１表面を帯電させることができる。
【００２５】
帯電手段によって感光体ドラム３１の表面は、通常、−３００Ｖ〜−１０００Ｖに帯電される。また、前記の導電性または半導電性の帯電ロールは単層構造あるいは多重構造でもよい。さらに、帯電ロールの表面をクリーニングする機構を設けてもよい。
【００２６】
露光装置は、帯電ロール３２によって一様に帯電された感光体ドラム３１に像様のレーザ光２６を照射することにより、静電潜像を形成するものである。露光装置としては、特に制限はなく、例えば、静電潜像保持体周面に、半導体レーザ光、ＬＥＤ光、液晶シャッター光等の光源を、所望の像様に露光する光学系機器等が挙げられる。
【００２７】
現像装置３３は、静電潜像保持体周面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する機能を有するものである。現像装置３３としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよいが、例えば、静電荷像現像用のトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤が収容され、当該磁性キャリアによって形成された磁気ブラシにより、トナーを感光体ドラム３１に付着させる現像器等が挙げられる。現像の際、感光体ドラム３１には、通常直流電圧が使用されるが、さらに交流電圧を重畳させて使用してもよい。
【００２８】
一次転写装置４２は、感光体ドラム３１との間で中間転写ベルト４１を挟持しつつ、感光体ドラム３１表面に形成されたトナー像を無端状の中間転写ベルト４１の外周面に転写（一次転写）するものである。
【００２９】
一次転写装置４２としては、例えば、中間転写ベルト４１の裏側からトナー像のトナーとは逆極性の電荷を与え、静電気力によりトナー像を中間転写ベルト４１表面に転写するもの、あるいは中間転写ベルト４１の裏面に直接接触して転写する導電性または半導電性のロール等を用いた転写ロール及び転写ロール押圧装置を用いればよい。
【００３０】
転写ロールには、感光体ドラム３１に付与する転写電流として、直流電流を印加してもよいし、交流電流を重畳させて印加してもよい。転写ロールは、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、周速等に応じて、各種条件乃至諸元を適宜設定すればよい。また、低コスト化のため、転写ロールとして単層の発泡ロール等が好適に用いられる。
【００３１】
クリーニング装置３４は、転写後に感光体ドラム３１表面に残ったトナー等を、クリーニングブレード３５によってクリーニング（除去）するものである。クリーニングブレード３５は、その後端が感光体ドラム３１の回転方向（矢印Ａ方向）に向くように当該感光体ドラム３１の周面からの法線に対して角度をもってその先端が当該周面に押し当てられる。
【００３２】
それぞれの画像形成エンジン３０において、感光体ドラム３１表面が、帯電ロール３２によって一様に帯電され、露光装置で画像情報に基づくイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色成分の潜像が形成され、これに応じてそれぞれの色のトナーが収容された現像装置３３により未定着トナー像が各感光体ドラム３１に形成される。それぞれの感光体ドラム３１表面に形成された各色の未定着トナー像は、一次転写装置４２によって順次中間転写ベルト４１の表面に積層転写される構成となっている。
【００３３】
中間転写ベルト４１は、図示しない回転駆動源により回転駆動する駆動ロール４３と、従動回転して中間転写ベルト４１を支持する支持ロール４４，４５と、二次転写装置４６における二次転写ロール４０と、からなる複数のロールに張り渡されるとともに、支持ロール４４と支持ロール４５との間で、前記各画像形成エンジン３０における感光体ドラムの一次転写位置を通過する状態で配設されている。中間転写ベルト４１は駆動ロール４３によって矢印Ｃ方向に周動回転する。
【００３４】
中間転写ベルト４１としては、特に制限はなく、従来公知のものが問題なく使用可能であるが、例えば、ベルト基材表面に表面層を積層形成した２層構造のものが使用される。
【００３５】
中間転写ベルト４１に用いられる材料としては、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアルキレンフタレート、ＰＣ／ポリアルキレンテレフタレート（ＰＡＴ）のブレンド材料、エチレンテトラフロロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）／ＰＣ、ＥＴＦＥ／ＰＡＴ、ＰＣ／ＰＡＴのブレンド材料等が挙げられるが、機械的強度の観点から熱硬化ポリイミド樹脂を用いた中間転写ベルトが好ましい。
【００３６】
二次転写装置４６は、中間転写ベルト４１を挟むような状態で対向配設される二次転写ロール４０とバックアップロール４９とでその主要部が構成されている。このバックアップロール４９と中間転写ベルト４１との間に形成されるニップ部に用紙Ｐを挿通し、静電的作用を施すことで、中間転写ベルト４１表面の未定着トナー像を用紙Ｐ表面に転写するように構成されている。二次転写装置４６としては、特に制限はなく、従来公知の構成を問題なく採用することができる。具体的には、既述の一次転写装置４２と同様の構成の物を適用することができる。
【００３７】
また、不図示の定着装置は、記録媒体に転写されたトナー像を加熱、加圧あるいは加熱加圧等より定着するものである。広く採用されている２ロール方式の他、加熱側または加圧側がベルト状で他方がロール状のベルト−ロールニップ方式、加熱側及び加圧側の双方ともベルト状の２ベルト方式等が挙げられる。ベルトについては、複数のロールでベルトを張架する方式の他、ベルトを張架せずに用いるフリーベルト方式も挙げられる。本発明においては、いずれの方式の定着装置であっても構わない。
【００３８】
トナー像が転写されて最終的な記録画像が形成される用紙Ｐとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等に使用される普通紙、ＯＨＰシート等が挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録媒体の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等を好適に使用される。
【００３９】
本実施形態の画像形成装置において、画像読取装置やパーソナルコンピュータから入力された画像データは、適宜画像処理が施され、不図示のレーザ露光装置に供給される。そして、帯電ロール３２により感光体ドラム３１の表面が予め定められた電位に一様に帯電された後、前記レーザ露光装置により、前記画像データで変調されたレーザ光２６が感光体ドラム３１に走査露光される。
【００４０】
これにより、感光体ドラム３１表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像装置３３により現像され、例えばマゼンタ（Ｍ）の画像形成エンジン３０Ｍでは、感光体ドラム３１表面にはマゼンタのトナー像が形成される。同様にして、画像形成エンジン３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｋにおいて、イエロー、シアン、黒のトナー像が形成される。
【００４１】
各画像形成エンジン３０にて形成された各色トナー像は、図１の矢印Ｃ方向に回転する中間転写ベルト４１表面に、一次転写装置４２により順次静電的に一次転写され、中間転写ベルト４１表面に重畳されたトナー像が形成される。
【００４２】
一方、一次転写時に感光体ドラム３１表面に残留した未転写トナー等は、一次転写装置４２の下流側に配設されたクリーニング装置３４により除去される。クリーニング装置３４は、感光体ドラム３１の周面にその先端が接触するように配されたクリーニングブレード３５を備えている。
【００４３】
中間転写ベルト４１表面に形成された重畳トナー像は、中間転写ベルト４１の矢印Ｃ方向への搬送移動に伴って二次転写ロール４０とバックアップロール４９とが配設された二次転写部に向けて搬送される。一方、用紙Ｐは、不図示の用紙供給手段及び搬送路を経由した後、二次転写ロール４０及びバックアップロール４９からなる二次転写部の位置まで供給・搬送される。
【００４４】
重畳トナー像が当該二次転写部に搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙Ｐが供給され、二次転写ロール４０とバックアップロール４９との間に形成された転写電界の作用により、重畳トナー像は用紙Ｐ表面に一括して静電的に二次転写される。
【００４５】
その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト４１から剥離され、不図示の定着装置まで搬送される。定着装置に搬送された用紙表面の未定着トナー像は、熱および圧力による定着処理を受けることで用紙に定着される。そして定着画像が形成された用紙は、そのまま矢印Ｂ方向に搬送され、装置外部に排出される。
【００４６】
一方、二次転写後に中間転写ベルト４１表面に残留した未転写トナー等は、二次転写の終了後に中間転写ベルト４１に接触配置されたベルトクリーナ４６によって除去される。
【００４７】
本実施形態におけるクリーニングブレード３５の拡大断面図を図３に示す。図３に示されるように、クリーニングブレード３５は、感光体ドラム３１の周面にその先端が接触する側の清浄層３５１と、清浄層３５１の裏面に設けられた背面層３５２との二層構造を有するものである。本実施形態においては、清浄層３５１の肉厚を０．５ｍｍ、背面層の肉厚を１．４ｍｍとしたが、勿論本発明においては、これらの厚みは適宜設計することができる。
【００４８】
このとき、清浄層の肉厚としては、清浄層のダイナミック硬度が板状清浄部材全体のバネ定数にほとんど影響しない、あるいは影響が少ない範囲となるように設定することが望ましい。具体的には、清浄層の肉厚としては、０．２〜０．７ｍｍの範囲から選択され、背面層の肉厚としては、１．３〜１．６ｍｍの範囲から選択される。
【００４９】
これら二層の材質に制限はなく、従来公知のはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。中でも、耐摩耗性に優れていることから、特にポリウレタン弾性体を用いることが好ましい。特許文献１や特許文献２に規定するような適度な弾性や強度を有することが好ましく、その観点からもポリウレタンを好適な材料として例示することができる。
【００５０】
より具体的には、例えば、清浄層３５１としては、ポリオール、ポリイソシアネート、及び融点が８０℃以下のジアミノ化合物を含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材を好適なものとして例示することができる。かかる清浄層３５１は、温度依存性が小さく、比較的高硬度で、破断伸びや引張強度等の機械的強度が高く、耐磨耗性に優れたものとなる。
【００５１】
一方、背面層３５２としては、例えば、ポリオール、ポリイソシアネート、短鎖ジオール、及び短鎖トリオールを含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材を好適なものとして例示することができる。
【００５２】
以上の如き材料からなるクリーニングブレード３５は、高硬度で耐磨耗性に優れたポリウレタン部材を清浄層３５１とし、清浄層３５１の耐ヘタリ性等の特性を補うべく清浄層３５１の裏面に背面層３５２を設けて二層構成とすることで、感光体ドラム３１と接する清浄層３５１を高硬度化してもクリーニングブレード３５のヘタリや、感光体ドラム３１表面の想定以上の摩耗、感光層の剥がれやキズ等の発生が抑制される。そのため、当該構造のクリーニングブレード３５によれば、長期にわたって安定的に感光体ドラム３１を清浄化することが期待できる。
【００５３】
一方、本実施形態において、感光体ドラム３１は、円筒管の表面にいわゆる有機感光層（一般にＯＰＣ層と称される。）が形成されたものであり、その径は２６ｍｍφである。近年、装置の小型化の要請等により、静電潜像保持体の小径化が進んでおり、本実施形態の如く、その径が２７ｍｍφ以下（好ましくは２６ｍｍφ以下、より好ましくは２５ｍｍφ以下。）の小径の静電潜像保持体の要求が高まっている。静電潜像保持体の径を小さくすると、トナーの外添剤が板状清浄部材をすり抜け、帯電装置が汚染される等によって画像にスジが発生しやすくなる。これは、感光体ドラムの径が小さくなればなるほど、板状清浄部材との接触箇所におけるブレの影響が大きくなり、より高い設計精度が求められるためであると考えられる。そのため、清浄対象である静電潜像保持体が小径化しても、外添剤が板状清浄部材をすり抜けることを安定して抑制し、帯電装置の汚染を防ぐことが望まれる。
【００５４】
本実施形態においては、クリーニング装置３４に用いるクリーニングブレード３５における、清浄層３５１のダイナミック硬度ｗと背面層３５２のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）を高めに設定している。両層間に一定以上の硬度差を与えることで、背面層３５２が変形しやすく、清浄層３５１での変形が小さくなるため、小径の感光体ドラム３１の如く、清浄対象面の曲率が大きい場合であっても、クリーニングブレード３５の先端付近で安定したニップ状態を維持することができ、外添剤のすり抜けを安定的に抑制することができる。
【００５５】
図４は、クリーニングブレード３５におけるダイナミック硬度の測定面を説明するための模式説明図である。清浄層３５１のダイナミック硬度ｗは図中矢印ｗに示す方向から測定し、背面層３５２のダイナミック硬度ｒは図中矢印ｒに示す方向から測定する。このとき、何れも各面の中央近辺を測定する。
【００５６】
本発明において、この清浄層のダイナミック硬度ｗと背面層のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）（以下、単に「ダイナミック硬度比（ｗ／ｒ）」と表記する場合がある。）は、２．２以上であることが求められ、好ましくは２．４以上である。
【００５７】
一方、ダイナミック硬度比（ｗ／ｒ）の上限としては、３．６以下にすることが好ましい。背面層のダイナミック硬度ｒに比べて清浄層のダイナミック硬度ｗが大きくなりすぎると、清浄層のダイナミック硬度ｗのダイナミック硬度向上による磨耗や摺擦による静電潜像保持体周面のダメージ抑制効果は期待できるものの、転写残りトナーや外添剤のクリーニング性が低下し、帯電部材を汚染し、濃度むらや線、スジとなって形成される画像に現れることになる。これは、板状清浄部材の先端部が、静電潜像保持体周面と密着性が低下したり、欠けやすくなることによるものと考えられる。そのため、上記の如く、ダイナミック硬度比（ｗ／ｒ）の上限としては３．６以下にすることが好ましい。
【００５８】
なお、ダイナミック硬度とは、「ダイナミック微小硬度」とも称され、圧子の押し込み過程における深さ（弾性変形分＋塑性変形分）に基づく硬度指標であり、微小領域での硬度測定において一般的に常用されている。具体的には、専用の測定器による測定結果から、下記式（１）によって求めることができる。
【００５９】
ダイナミック硬度＝３．８５８４×Ｐ／Ｄ2 ・・・式（１）
（上記式（１）中、Ｐは試験荷重（ｍＮ）を、Ｄは押し込み深さ（μｍ）をそれぞれ表す。）
【００６０】
本実施形態においては、島津製作所製ダイナミック微小硬度計ＤＵＨ−Ｗ２０１を用い、試験荷重Ｐ＝１ｍＮ、三角錐圧子（稜間角＝１１５°、ダイヤモンド／先端Ｒ＝０．１μｍ以下）、２４〜２５℃／５０〜６０％ＲＨの測定環境下の条件で測定した。測定は、それぞれ５箇所行い、その平均値を採用した。
【００６１】
背面層のダイナミック硬度ｒは、その機能として求められるバネ定数から自ずとその範囲が決まってくるが、具体的には０．０５〜０．０７程度の範囲から選択される。清浄層のダイナミック硬度ｗは、既述の通り、背面層のダイナミック硬度ｒとの関係で適宜選択される。
【００６２】
背面層と清浄層の各ダイナミック硬度の調整は、用いる材質に応じて、その材質の製造に即した従来公知の知見によって制御すればよい。例えば、ポリウレタンによってこれら各層を形成する場合には、材料となるポリオール、ポリイソシアネートのベース材料や配合比、架橋剤材料や配合、反応時間や温度、成型後の熟成時間や温度などを制御することでダイナミック硬度を制御すればよい。たとえば、硬化反応時の時間を長くすれば硬化が進行して硬度は高くなり、短くすれば硬度は低くなる。また、反応温度を高くすればより反応が進行しやすくなる。実際に制御する項目は前述の項目だけでなく、従来公知の知見によって項目を選択、組み合わせればよく、これにより所望のダイナミック硬度になるよう制御すればよい。
【００６３】
また、清浄層のダイナミック硬度ｗと背面層のダイナミック硬度ｒは、それぞれの表出している面から測定を行った（最大深さ１０μｍまで）。
【００６４】
清浄層３５１単体においても、感光体ドラム３１の周面に面する面（図４中の矢印ｗ。以下、「先端面」と称する場合がある。）から測定したダイナミック硬度ｗと、感光体ドラム３１の周面に接する先端部の感光体ドラム３１の回転方向に対向する面（図４中の矢印ｃ。以下、「平板面」と称する場合がある。）から測定したダイナミック硬度ｃとの比（ｗ／ｃ）が０．８以上であることが好ましい。
【００６５】
本発明者らの研究の結果、清浄層３５１において、平板面（矢示ｃ）は先端面（矢示ｗ）から測定した場合に比して、硬度が低くなり易くなる傾向にあることがわかったが、先端面に対する平板面の硬度を一定以上高めること、具体的には清浄層３５１における平板面（矢示ｃ）のダイナミック硬度と先端面（矢示ｗ）のダイナミック硬度の比（ｗ／ｃ）（以下、単に「ダイナミック硬度比（ｗ／ｃ）」という場合がある。）を０．８以上にすることで、外添剤のすり抜けをより一層安定的に抑制することができ、これに起因した、形成される画像中のスジの発生をより抑制することができる。このとき、何れも各面の中央近辺（先端面については、清浄層３５１先端部の端面の厚み方向の中央近辺）を測定する。
【００６６】
なお、既述の「清浄層のダイナミック硬度ｗと背面層のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）」における「清浄層のダイナミック硬度ｗ」と、上記「静電潜像保持体の周面に面する面から測定したダイナミック硬度ｗと、静電潜像保持体の周面に接する先端部の静電潜像保持体の回転方向に対向する面から測定したダイナミック硬度ｃとの比（ｗ／ｃ）」における「静電潜像保持体の周面に面する面から測定したダイナミック硬度ｗ」とは、表現は異なるが実質的に同一の箇所を測定したものである。
【００６７】
清浄層における先端面及び平板面の各ダイナミック硬度の調整は、用いる材質に応じて、その材質の製造に即した従来公知の知見によって制御すればよい。例えば、ポリウレタンによってこれら各層を形成する場合には、材料となるポリオール、ポリイソシアネートのベース材料や配合比、架橋剤材料や配合、反応時間や温度、成型後の熟成時間や温度などを制御することでダイナミック硬度を制御すればよい。たとえば、硬化反応時の時間を長くすれば硬化が進行して硬度は高くなり、短くすれば硬度は低くなる。また、反応温度を高くすればより反応が進行しやすくなる。実際に制御する項目は前述の項目だけでなく、従来公知の知見によって項目を選択、組み合わせればよく、これにより所望のダイナミック硬度になるよう制御すればよい。即ち、先端面と平板面とで、適宜所望のダイナミック硬度になるようにそれぞれの条件を調整すればよい。
【００６８】
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明の画像形成装置を詳細に説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では色数分の静電潜像保持体、帯電手段、トナー像形成手段、清浄化手段等を有する各色画像形成ユニットを中間転写体に対向させて並列に配置して、それぞれのユニットで形成された各色のトナー像を中間転写媒体に一次転写して順次積層し、一括して記録媒体に二次転写する、一般的にタンデム方式と呼ばれる画像形成装置を例示しているが、色数分の現像器を有するロータリー現像装置によって、１つの静電潜像保持体に各色の潜像を形成して、その都度中間転写体に転写する構成の装置に適用してもよい。また、タンデム方式の場合にも、各色画像形成ユニットを並列に配置する際に、物理的に直線状でなくても構わない。
【００６９】
本発明の画像形成装置は、上記実施形態で説明した各構成要素に加えて、その他従来公知の、あるいは公知ではない各種構成を付加することができ、その付加によってもなお本発明の画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。例えば、清浄化手段の後工程として、除電手段を設けることもできる。なお、除電手段については、プロセスカートリッジの項において概説する。
【００７０】
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の画像形成装置を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【００７１】
［プロセスカートリッジ］
本発明において、「プロセスカートリッジ」とは、画像形成装置における構成要素の内の２つ以上を一体的に備え、メンテナンスや補修、消耗品の定期交換等の目的で、画像形成装置本体から脱着可能に構成されている構成要素の集合体を意味する。本発明においては、画像形成装置における構成要素の内、少なくとも静電潜像保持体及び清浄化手段を含み、他の構成要素は任意である。
【００７２】
図５は、本発明のプロセスカートリッジの好適な一例の基本構成を概略的に示す模式断面図である。図５に示すプロセスカートリッジ１００においては、矢印Ｅ方向に回転する静電潜像保持体１３１と共に、帯電器（帯電手段）１３２、現像装置（トナー像形成手段）１３３及びクリーニング装置（清浄化手段）１３４を含み、外装には露光のための開口部１１８及び除電露光のための開口部１１７が設けられ、さらに取付レール１１６が取り付けられて、これらが一体化してなるものである。なお、静電潜像保持体１３１及びクリーニング装置１３４は、先に述べた本発明の特徴を具備するものである。
【００７３】
このプロセスカートリッジ１００は、一次転写装置１４２と、中間転写ベルト１４１と、図示しない他の構成部分とからなる画像形成装置本体に対して着脱自在になっており、画像形成装置本体と共に画像形成装置を構成する。
【００７４】
静電潜像保持体１３１、帯電器（帯電手段）１３２、クリーニング装置（清浄化手段）１３４及び中間転写ベルト１４１としては、既に画像形成装置の実施形態の項で説明しているため、詳細は割愛するが、プロセスカートリッジ１００においても同様の物を用いることができる。
【００７５】
静電潜像保持体１３１表面に現像されたトナー像を中間転写ベルト１４１に転写する一次転写装置１４２についても、画像形成装置の実施形態の項で、一次転写手段及び二次転写手段の双方をまとめて「転写手段」として説明した内容が、プロセスカートリッジ１００においてもそのまま当てはまるため、詳細な説明は割愛する。
【００７６】
不図示の除電装置（光除電装置）としては、例えば、タングステンランプ、ＬＥＤ等が挙げられ、光除電プロセスに用いる光質としては、例えば、タングステンランプ等の白色光、ＬＥＤ光等の赤色光等が挙げられる。該光除電プロセスにおける照射光強度としては、通常、静電潜像保持体の半減露光感度を示す光量の数倍乃至３０倍程度になるよう出力設定される。
【００７７】
本例のプロセスカートリッジ１００においては、開口部１１７からこのような除電装置からの光が取り込まれ、静電潜像保持体１３１表面が除電される。
【００７８】
一方、不図示の露光装置（露光手段）からの像様の露光光は、本例のプロセスカートリッジ１００において、開口部１１８から取り込まれ、静電潜像保持体１３１表面に照射されて静電潜像が形成される。
【００７９】
図５で示すプロセスカートリッジ１００では、静電潜像保持体１３１及び現像装置１３３と共に、帯電器１３２、クリーニング装置１３４、露光のための開口部１１８、及び、除電露光のための開口部１１７を備えているが、本発明においては、これら装置等は選択的に組み合わせることが可能である。本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像保持体及びクリーニング装置１３４等の清浄化手段を必須構成とし、他の構成は任意的要素である。
【００８０】
このような本発明のプロセスカートリッジは、先に述べた本発明の画像形成装置に装着される。先に述べた図１に示される実施形態の画像形成装置に装着される場合には、当該プロセスカートリッジが、各画像形成エンジン３０またはその一部を構成する。本発明のプロセスカートリッジによれば、本発明に基づく優れた作用・効果を奏する。
【００８１】
［検証試験］
図１及び図２に示す画像形成装置について、感光体ドラム３１の径やクリーニングブレード３５の硬度を振って、本発明の作用乃至効果についての検証試験を行った。なお、特に断りのない限り、単に「部」「％」とあるのは全て質量基準である。
【００８２】
本検証試験で使用したトナーは、乳化重合法により調製した黒（Ｋ）色のトナーであり、コールターカウンター（コールター社製）で測定した体積平均粒径が５．８μｍのトナーであった。トナー粒径は必ずしもこの限りではなく、３〜７μｍであればよい。また、本検証試験で用いたトナーの形状は、光学顕微鏡（ミクロフォトＦＸＡ；ニコン社製）で得た拡大写真をイメージアナライザーＬｕｚｅｘ３（ＮＩＲＥＣＯ社製）により画像解析を行って下式（２）により算出した形状係数ＳＦ１が１３０〜１４０のものを用いた。
【００８３】
ＳＦ１＝（ＭＬ2／Ａ）×（π／４）×１００ ・・・式（２）
上記式（２）中、ＭＬはトナーの絶対最大長、Ａはトナーの投影面積を各々示す。
【００８４】
トナーの形状係数ＳＦ１は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積の比で表しされる円形度（真球度）の指標であり、真球の場合１００となり、形状が崩れるにつれ増加する。この形状係数ＳＦ１は、トナーの粒子複数個に対して計算され、その平均値を代表値とする。
【００８５】
トナーには、平均粒径４０ｎｍのシリカ、１４０ｎｍのシリカ及び４０ｎｍ酸化チタンの無機微粒子を外添剤として、トナーに対してそれぞれ２．１５質量％、１．７３質量％及び０．８８質量％外添した。また、クリーニングブレード３５と感光体ドラム３１表面との潤滑性を向上させるために平均粒径３００ｎｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をトナーに対して０．２質量％外添した。これに、体積平均粒径３５μｍのフェライトビーズからなるキャリアを混合して、これを現像剤として、画像形成装置中黒（Ｋ）色の画像形成エンジン３０Ｋにおける現像装置３３に仕込んだ。なお、以降の説明において、各部材を示す符号については、色を示すアルファベットＫの部分（例えば、「画像形成エンジン３０Ｋ」における「Ｋ」の部分。）を省略する場合がある。
【００８６】
また、感光体ドラム３１として、２２ｍｍφ、２４ｍｍφ、２６ｍｍφ、２８ｍｍφ、３０ｍｍφ、４０ｍｍφの６種類の外径サイズの有機感光体を用意した。
【００８７】
一方、清浄層３５１に用いるポリウレタン樹脂Ａと、背面層３５２に用いるポリウレタン樹脂Ｂを所望の物性が得られるよう用意するとともに、それぞれの層の所望の物性を得るための成型条件によって各層を形成した。
【００８８】
厚さ０．５ｍｍのポリウレタン樹脂Ａ及び厚さ１．４ｍｍのポリウレタン樹脂Ｂを遠心成型により一体的に成型して、３３０ｍｍ×１２．５ｍｍの大きさのクリーニングブレードを製造した。なお、成型の際、背面層３５２が金型側になるようにしており、清浄層３５１の表面は空気側となる。
【００８９】
得られたクリーニングブレード（後記表１中の「クリーニングブレード 」に相当。）における清浄層３５１のＪＩＳ−Ａ硬度は７８°、反撥弾性（ＪＩＳ Ｋ６２５５に記載の方法による。）は４３％であり、背面層３５２のＪＩＳ−Ａ硬度は６３°、反撥弾性（同上）は３３％、永久伸び（（引っ張り永久歪）ＪＩＳ Ｋ６２６２に記載の方法による。）は０．５％であった。
【００９０】
また、清浄層３５１のポリウレタン樹脂Ｂの組成及び成型条件を適宜変更することで清浄層の先端面ｃと平板面ｗ（図４参照）のダイナミック硬度を変化させて、全体として１０種類の、下記表１に示すダイナミック硬度比（ｗ／ｒ）及びダイナミック硬度比（ｗ／ｃ）となるクリーニングブレード１〜１０を製造した。
【００９１】
【表１】
【００９２】
（試験Ａ）
製造したクリーニングブレード１〜４を、画像形成エンジン３０Ｋにおけるクリーニングブレード３５（図１及び図２参照。）として取り付けた。この際の取り付け状態を説明するためのクリーニングブレード３５周辺の拡大断面図を図６に示す。図６に示されるように、クリーニングブレード３５は、感光体ドラム３１の回転方向（矢印Ａ方向）にその後端が向くように感光体ドラム３１周面からの法線Ｌに対して角度をもってその先端が当該周面に押し当てられるように取り付けた。
【００９３】
このとき、クリーニングブレード３５は、図６に実線で示されるように、感光体ドラム３１周面に押し当てられる負荷により撓った状態になっている。仮に感光体ドラム３１周面が存在しないとした場合に、クリーニングブレード３５が撓っていない状態が、図６中に点線で描かれているが、その場合のクリーニングブレード３５の先端位置と、感光体ドラム３１周面により退避した同先端位置との距離（Ｎｉｐ）を食い込み量、感光体ドラム３１周面におけるクリーニングブレード３５先端の接触点の接線と撓っていない状態のクリーニングブレード３５の面とが成す角（ＢＳＡ）をセットアングルと称する。
【００９４】
図１及び図２に示す画像形成装置における帯電ロール３２、クリーニングブレード３５、及び感光体ドラム３１を装着可能な、感光体ドラムの外径に対応した感光体ユニットを使用した。この感光体ユニットと、現像装置３３、転写装置が装着可能で、バイアス印加可能なオフライン装置を使用した。露光装置にはＬＥＤバーを使用しており、光量と点灯時間によって感光体の表面電位とトナー像作成幅を調整した。
【００９５】
装置のプロセススピードは２２５ｍｍ／ｓｅｃとし、感光体ドラム３１表面の帯電電位を−７１０Ｖ、露光手段による露光部電位を−３００Ｖとした。現像装置３３の現像ロールに−５６０Ｖの直流成分に振幅（ピーク・トゥ・ピーク電圧）を１．０ｋＶ、周波数６ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ６０％の矩形波が重畳された現像バイアス電圧を印加してトナー像を形成した。このトナー像は中間転写ベルト４１に転写され、さらに用紙Ｐに転写され、不図示の定着装置によって定着した。
【００９６】
本検証試験では、実際の使用範囲における中心狙い（平常使用想定）の食い込み量Ｎｉｐ＝１．２ｍｍ、セットアングルＢＳＡ＝２６°と、実際の使用範囲における下限狙い（トナーの外添剤がすり抜け易い条件想定）の食い込み量Ｎｉｐ＝１．０ｍｍ、セットアングルＢＳＡ＝２４°の２条件で検証試験を行った。また、用意した全ての外径の感光体ドラムについて検証試験を行った。これら条件を振って、既述の４種のクリーニングブレードについて総当たりで試験を行った。
【００９７】
検証試験は、１回にＡ４サイズの用紙（長手方向）３枚プリント相当の連続駆動と１回にＡ４サイズの用紙（長手方向）５０枚相当の連続印刷を交互に行うものとし、気温２８℃、湿度８５％の環境と、気温１０℃、湿度１５％の２環境で、それぞれＡ４サイズ７０００枚相当の駆動時間になるよう劣化テストを実施した。
【００９８】
試験画像は、黒（Ｋ）色単色で、画像面積率にして１％に相当するサイズで、ラインとパッチ画像によって形成した。劣化テストの後、帯電ロール３２を画像形成装置に装着可能な感光体ユニットに取り付け、画像密度３０％及び５０％のハーフトーン画像をプリントして、トナーの外添剤がクリーニングブレードをすり抜けたことに起因すると推測されるスジの発生状態の確認を行うとともに、帯電ロール表面を目視で観察することにより評価を実施した。結果を下記表２にまとめて示す。なお、評価基準は以下の通りである。
【００９９】
○：スジが発生しない。
△：軽微なスジが発生した。
×：目視ではっきりとわかるスジが発生した。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
（試験Ｂ）
製造したクリーニングブレード５〜１０を、（試験Ａ）の場合と同様にして、画像形成エンジン３０Ｋにおけるクリーニングブレード３５（図１及び図２参照。）として取り付けた。なお、取付条件は、実際の使用範囲における下限狙い（トナーの外添剤がすり抜け易い条件想定）の食い込み量Ｎｉｐ＝１．０ｍｍ、セットアングルＢＳＡ＝２４°の１つの条件のみとした。
【０１０２】
また、感光体ドラムは、外径２２ｍｍφの物のみを用いた。その他の条件は全て（試験Ａ）の場合と同様にして検証試験を行い、同様の手法乃至評価基準で評価した。結果を下記表３にまとめて示す。
【０１０３】
【表３】
【符号の説明】
【０１０４】
２６：レーザ光、 ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ：画像形成エンジン、 ３０：画像形成エンジン、 ３１：感光体ドラム、 ３２：帯電ロール、 ３３：現像装置、 ３４：クリーニング装置、 ３５：クリーニングブレード、 ４０：二次転写ロール、 ４１：中間転写ベルト、 ４２：一次転写装置、 ４３：駆動ロール、 ４４，４５：支持ロール、 ４６：ベルトクリーナ、 ４６：二次転写装置、 ４９：バックアップロール、 １００：プロセスカートリッジ、 １１６：取付レール、 １１７，１１８：開口部、 １３１：静電潜像保持体、 １３２：帯電器、 １３３：現像装置、 １３４：クリーニング装置、 １４１：中間転写ベルト、 １４２：一次転写装置、 ３５１：清浄層、 ３５２：背面層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成装置においては、静電潜像保持体から被転写体にトナー像を転写した後に、静電潜像保持体周面に残ったトナーを除去するため、一般にクリーニング装置が配される。当該クリーニング装置としては、弾性体からなるクリーニングブレードを静電潜像保持体周面に接触させて、残留トナーを擦り取る方式が多く採用されている。
【０００３】
近年では、画像形成ユニットの長寿命化が求められ、クリーニングブレードにも高耐久性が求められている。耐久性を高めつつ、静電潜像保持体の摩耗や、クリーニングブレードのへたりなどするべく、静電潜像保持体に接するクリーニング層と背面層とで異なる特性をもつ二層構造のクリーニングブレードが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、トナー付着体に当接する清浄層と、清浄層の裏面に設けられた背面層との二層からなり、清浄層のヤング率が８〜２０ＭＰａで且つ２５℃における反発弾性が２０〜４０％であり、清浄層と背面層のヤング率、清浄層と背面層の肉厚の関係を規定し、清浄層及び背面層の全体のヤング率が７〜１４ＭＰａであるクリーニングブレード部材が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、同様に清浄層と背面層との二層からなり、清浄層の材料を規定するとともに、清浄層と背面層のヤング率、清浄層と背面層の肉厚の関係を規定し、清浄層及び背面層の全体のヤング率が５〜１４．０ＭＰａであるクリーニングブレード部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９３３０６号公報
【特許文献２】特開２００９−３１７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、小径の静電潜像保持体であっても、形成される画像のスジの発生を抑制し得るクリーニングブレードを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の＜１＞〜＜３＞に示す本発明により達成される。
＜１＞ 外径が２７ｍｍ以下の円筒状または円柱状で軸を中心に回転し、その周面に形成された静電潜像を保持し得る静電潜像保持体と、
該静電潜像保持体周面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記静電潜像保持体周面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像保持体周面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記静電潜像保持体の回転方向に後端が向くように当該静電潜像保持体周面からの法線に対して角度をもってその先端が当該周面に押し当てられ、当該周面側に位置しその先端部が当該周面に接触する清浄層、及び、その背面に位置する背面層の二層構造を有するクリーニングブレードによって、転写後に残存する静電潜像保持体周面の未転写トナーを除去して清浄化する清浄化手段と、からなり、
前記クリーニングブレードにおける前記清浄層のダイナミック硬度ｗと前記背面層のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）が、２．２以上であることを特徴とする画像形成装置。
【０００９】
＜２＞ 前記清浄層における、前記静電潜像保持体の周面に面する面から測定したダイナミック硬度ｗと、前記静電潜像保持体の周面に接する先端部の当該静電潜像保持体の回転方向に対向する面から測定したダイナミック硬度ｃとの比（ｗ／ｃ）が、０．８以上であることを特徴とする＜１＞に記載の画像形成装置。
【００１０】
＜３＞ ＜１＞または＜２＞に記載の画像形成装置に着脱可能であって、少なくとも前記静電潜像保持体と前記清浄化手段とを備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の効果】
【００１１】
＜１＞にかかる発明によれば、本構成を具備しない場合に比べて、小径の静電潜像保持体でありながら、形成される画像中のスジの発生を抑制することができる。
【００１２】
＜２＞にかかる発明によれば、本構成を具備しない場合に比べて、小径の静電潜像保持体でありながら、形成される画像中のスジの発生をより抑制することができる。
【００１３】
＜３＞にかかる発明によれば、本構成を具備しない場合に比べて、小径の静電潜像保持体でありながら、形成される画像中のスジの発生を抑制し得るプロセスカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の例示的一態様を示す実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における画像形成エンジンのみを抜き出して拡大した概略構成図である。
【図３】図２の画像形成エンジンにおける板状清浄部材周辺部を抜き出した拡大断面図である。
【図４】板状清浄部材におけるダイナミック硬度の測定面を説明するための模式説明図である。
【図５】本発明のプロセスカートリッジの好適な一例の基本構成を概略的に示す模式断面図である。
【図６】板状清浄部材の取付状態を説明するための板状清浄部材周辺の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の画像形成装置及びプロセスカートリッジについて詳細に説明する。
【００１６】
［画像形成装置］
図１は、本発明の画像形成装置の例示的一態様を示す概略構成図である。なお、図１においては、装置の付随的装置構成や給紙装置、定着装置等の図示が省略されている。
【００１７】
本実施形態の画像形成装置は、所謂タンデム型であり、図示された画像形成部の他、画像形成部などを制御する制御部や、例えば画像読取装置やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に接続され、これらから受信した画像データに画像処理を施す画像処理部等を含んで構成されている。
【００１８】
画像形成部は、一定の間隔を置いて並列的に配置される４つの画像形成エンジン３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ（以下、個々の画像形成エンジンを単に「画像形成エンジン３０」と称する場合がある。）を備えている。
【００１９】
図２に、画像形成エンジン３０のみを抜き出して拡大した概略構成図を示す。図２に示されるように、画像形成エンジン３０は、静電潜像が形成される静電潜像保持体の一例であり矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム３１、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電する帯電手段の一例である帯電ロール３２、感光体ドラム３１表面に形成された静電潜像を現像するトナー像形成手段の一例である現像装置３３、感光体ドラム３１表面の未転写トナー等を除去する清浄化手段の一例であるクリーニング装置３４を備えている。また、画像形成エンジン３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋのそれぞれの感光体ドラム３１をレーザ光２６で走査露光して、感光体ドラム３１表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段の一例である不図示の露光装置が設けられている。
【００２０】
各画像形成エンジン３０は、現像装置３３に収納されたトナー（現像剤）の色や種類が異なることを除いて、略同様に構成されている。そして、画像形成エンジン３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋの各々では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナーが現像装置３３に収納され、これら各色のトナー像がそれぞれ形成される。
【００２１】
感光体ドラム３１は、静電潜像保持体の一例であり、全体としてドラム状に形成されたもので、その外周面（ドラム表面）に感光層を有している。この感光体ドラム３１は図２の矢印Ａ方向に回転可能に設けられている。
【００２２】
感光体ドラム３１は、少なくとも潜像（静電荷像）が形成される機能を有するものであり、電子写真感光体が好適なものとして挙げられる。感光体ドラム３１は、円筒状（本発明においては、円筒状であることは要求されず、内部が中空でない円柱状であっても構わない。）の導電性の基体外周面に有機感光層等を含む感光層が形成されてなる。この感光層は一般的に、基体表面に必要に応じて下引き層が形成され、さらに電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とがこの順序で形成されたものである。電荷発生層と電荷輸送層の積層順序は逆であってもよい。
【００２３】
これらは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを別個の層（電荷発生層、電荷輸送層）に含有させて積層した積層型感光体であるが、電荷発生物質及び電荷輸送物質の両方を同一の層に含む単層型感光体であってもよく、好ましくは積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。また、有機感光層に限らずアモルファスシリコン感光膜等他の種類の感光層を使用してもよい。
【００２４】
帯電ロール３２は、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電する帯電手段の一例である。帯電手段としては、本例の如く、導電性または半導電性の接触型帯電器である帯電ロール３２を用いてもよいが、コロトロンなどの非接触型帯電器を用いてもよい。帯電ロール３２を用いた場合には、感光体ドラム３１に対し、直流電流を印加するか、交流電流を重畳させて印加してもよい。このような帯電ロール３２により、感光体ドラム３１との接触部近傍の微小空間で放電を発生させることにより感光体ドラム３１表面を帯電させることができる。
【００２５】
帯電手段によって感光体ドラム３１の表面は、通常、−３００Ｖ〜−１０００Ｖに帯電される。また、前記の導電性または半導電性の帯電ロールは単層構造あるいは多重構造でもよい。さらに、帯電ロールの表面をクリーニングする機構を設けてもよい。
【００２６】
露光装置は、帯電ロール３２によって一様に帯電された感光体ドラム３１に像様のレーザ光２６を照射することにより、静電潜像を形成するものである。露光装置としては、特に制限はなく、例えば、静電潜像保持体周面に、半導体レーザ光、ＬＥＤ光、液晶シャッター光等の光源を、所望の像様に露光する光学系機器等が挙げられる。
【００２７】
現像装置３３は、静電潜像保持体周面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する機能を有するものである。現像装置３３としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよいが、例えば、静電荷像現像用のトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤が収容され、当該磁性キャリアによって形成された磁気ブラシにより、トナーを感光体ドラム３１に付着させる現像器等が挙げられる。現像の際、感光体ドラム３１には、通常直流電圧が使用されるが、さらに交流電圧を重畳させて使用してもよい。
【００２８】
一次転写装置４２は、感光体ドラム３１との間で中間転写ベルト４１を挟持しつつ、感光体ドラム３１表面に形成されたトナー像を無端状の中間転写ベルト４１の外周面に転写（一次転写）するものである。
【００２９】
一次転写装置４２としては、例えば、中間転写ベルト４１の裏側からトナー像のトナーとは逆極性の電荷を与え、静電気力によりトナー像を中間転写ベルト４１表面に転写するもの、あるいは中間転写ベルト４１の裏面に直接接触して転写する導電性または半導電性のロール等を用いた転写ロール及び転写ロール押圧装置を用いればよい。
【００３０】
転写ロールには、感光体ドラム３１に付与する転写電流として、直流電流を印加してもよいし、交流電流を重畳させて印加してもよい。転写ロールは、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、周速等に応じて、各種条件乃至諸元を適宜設定すればよい。また、低コスト化のため、転写ロールとして単層の発泡ロール等が好適に用いられる。
【００３１】
クリーニング装置３４は、転写後に感光体ドラム３１表面に残ったトナー等を、クリーニングブレード３５によってクリーニング（除去）するものである。クリーニングブレード３５は、その後端が感光体ドラム３１の回転方向（矢印Ａ方向）に向くように当該感光体ドラム３１の周面からの法線に対して角度をもってその先端が当該周面に押し当てられる。
【００３２】
それぞれの画像形成エンジン３０において、感光体ドラム３１表面が、帯電ロール３２によって一様に帯電され、露光装置で画像情報に基づくイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色成分の潜像が形成され、これに応じてそれぞれの色のトナーが収容された現像装置３３により未定着トナー像が各感光体ドラム３１に形成される。それぞれの感光体ドラム３１表面に形成された各色の未定着トナー像は、一次転写装置４２によって順次中間転写ベルト４１の表面に積層転写される構成となっている。
【００３３】
中間転写ベルト４１は、図示しない回転駆動源により回転駆動する駆動ロール４３と、従動回転して中間転写ベルト４１を支持する支持ロール４４，４５と、二次転写装置４６における二次転写ロール４０と、からなる複数のロールに張り渡されるとともに、支持ロール４４と支持ロール４５との間で、前記各画像形成エンジン３０における感光体ドラムの一次転写位置を通過する状態で配設されている。中間転写ベルト４１は駆動ロール４３によって矢印Ｃ方向に周動回転する。
【００３４】
中間転写ベルト４１としては、特に制限はなく、従来公知のものが問題なく使用可能であるが、例えば、ベルト基材表面に表面層を積層形成した２層構造のものが使用される。
【００３５】
中間転写ベルト４１に用いられる材料としては、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアルキレンフタレート、ＰＣ／ポリアルキレンテレフタレート（ＰＡＴ）のブレンド材料、エチレンテトラフロロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）／ＰＣ、ＥＴＦＥ／ＰＡＴ、ＰＣ／ＰＡＴのブレンド材料等が挙げられるが、機械的強度の観点から熱硬化ポリイミド樹脂を用いた中間転写ベルトが好ましい。
【００３６】
二次転写装置４６は、中間転写ベルト４１を挟むような状態で対向配設される二次転写ロール４０とバックアップロール４９とでその主要部が構成されている。このバックアップロール４９と中間転写ベルト４１との間に形成されるニップ部に用紙Ｐを挿通し、静電的作用を施すことで、中間転写ベルト４１表面の未定着トナー像を用紙Ｐ表面に転写するように構成されている。二次転写装置４６としては、特に制限はなく、従来公知の構成を問題なく採用することができる。具体的には、既述の一次転写装置４２と同様の構成の物を適用することができる。
【００３７】
また、不図示の定着装置は、記録媒体に転写されたトナー像を加熱、加圧あるいは加熱加圧等より定着するものである。広く採用されている２ロール方式の他、加熱側または加圧側がベルト状で他方がロール状のベルト−ロールニップ方式、加熱側及び加圧側の双方ともベルト状の２ベルト方式等が挙げられる。ベルトについては、複数のロールでベルトを張架する方式の他、ベルトを張架せずに用いるフリーベルト方式も挙げられる。本発明においては、いずれの方式の定着装置であっても構わない。
【００３８】
トナー像が転写されて最終的な記録画像が形成される用紙Ｐとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等に使用される普通紙、ＯＨＰシート等が挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録媒体の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等を好適に使用される。
【００３９】
本実施形態の画像形成装置において、画像読取装置やパーソナルコンピュータから入力された画像データは、適宜画像処理が施され、不図示のレーザ露光装置に供給される。そして、帯電ロール３２により感光体ドラム３１の表面が予め定められた電位に一様に帯電された後、前記レーザ露光装置により、前記画像データで変調されたレーザ光２６が感光体ドラム３１に走査露光される。
【００４０】
これにより、感光体ドラム３１表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像装置３３により現像され、例えばマゼンタ（Ｍ）の画像形成エンジン３０Ｍでは、感光体ドラム３１表面にはマゼンタのトナー像が形成される。同様にして、画像形成エンジン３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｋにおいて、イエロー、シアン、黒のトナー像が形成される。
【００４１】
各画像形成エンジン３０にて形成された各色トナー像は、図１の矢印Ｃ方向に回転する中間転写ベルト４１表面に、一次転写装置４２により順次静電的に一次転写され、中間転写ベルト４１表面に重畳されたトナー像が形成される。
【００４２】
一方、一次転写時に感光体ドラム３１表面に残留した未転写トナー等は、一次転写装置４２の下流側に配設されたクリーニング装置３４により除去される。クリーニング装置３４は、感光体ドラム３１の周面にその先端が接触するように配されたクリーニングブレード３５を備えている。
【００４３】
中間転写ベルト４１表面に形成された重畳トナー像は、中間転写ベルト４１の矢印Ｃ方向への搬送移動に伴って二次転写ロール４０とバックアップロール４９とが配設された二次転写部に向けて搬送される。一方、用紙Ｐは、不図示の用紙供給手段及び搬送路を経由した後、二次転写ロール４０及びバックアップロール４９からなる二次転写部の位置まで供給・搬送される。
【００４４】
重畳トナー像が当該二次転写部に搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙Ｐが供給され、二次転写ロール４０とバックアップロール４９との間に形成された転写電界の作用により、重畳トナー像は用紙Ｐ表面に一括して静電的に二次転写される。
【００４５】
その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト４１から剥離され、不図示の定着装置まで搬送される。定着装置に搬送された用紙表面の未定着トナー像は、熱および圧力による定着処理を受けることで用紙に定着される。そして定着画像が形成された用紙は、そのまま矢印Ｂ方向に搬送され、装置外部に排出される。
【００４６】
一方、二次転写後に中間転写ベルト４１表面に残留した未転写トナー等は、二次転写の終了後に中間転写ベルト４１に接触配置されたベルトクリーナ４６によって除去される。
【００４７】
本実施形態におけるクリーニングブレード３５の拡大断面図を図３に示す。図３に示されるように、クリーニングブレード３５は、感光体ドラム３１の周面にその先端が接触する側の清浄層３５１と、清浄層３５１の裏面に設けられた背面層３５２との二層構造を有するものである。本実施形態においては、清浄層３５１の肉厚を０．５ｍｍ、背面層の肉厚を１．４ｍｍとしたが、勿論本発明においては、これらの厚みは適宜設計することができる。
【００４８】
このとき、清浄層の肉厚としては、清浄層のダイナミック硬度が板状清浄部材全体のバネ定数にほとんど影響しない、あるいは影響が少ない範囲となるように設定することが望ましい。具体的には、清浄層の肉厚としては、０．２〜０．７ｍｍの範囲から選択され、背面層の肉厚としては、１．３〜１．６ｍｍの範囲から選択される。
【００４９】
これら二層の材質に制限はなく、従来公知のはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。中でも、耐摩耗性に優れていることから、特にポリウレタン弾性体を用いることが好ましい。特許文献１や特許文献２に規定するような適度な弾性や強度を有することが好ましく、その観点からもポリウレタンを好適な材料として例示することができる。
【００５０】
より具体的には、例えば、清浄層３５１としては、ポリオール、ポリイソシアネート、及び融点が８０℃以下のジアミノ化合物を含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材を好適なものとして例示することができる。かかる清浄層３５１は、温度依存性が小さく、比較的高硬度で、破断伸びや引張強度等の機械的強度が高く、耐磨耗性に優れたものとなる。
【００５１】
一方、背面層３５２としては、例えば、ポリオール、ポリイソシアネート、短鎖ジオール、及び短鎖トリオールを含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材を好適なものとして例示することができる。
【００５２】
以上の如き材料からなるクリーニングブレード３５は、高硬度で耐磨耗性に優れたポリウレタン部材を清浄層３５１とし、清浄層３５１の耐ヘタリ性等の特性を補うべく清浄層３５１の裏面に背面層３５２を設けて二層構成とすることで、感光体ドラム３１と接する清浄層３５１を高硬度化してもクリーニングブレード３５のヘタリや、感光体ドラム３１表面の想定以上の摩耗、感光層の剥がれやキズ等の発生が抑制される。そのため、当該構造のクリーニングブレード３５によれば、長期にわたって安定的に感光体ドラム３１を清浄化することが期待できる。
【００５３】
一方、本実施形態において、感光体ドラム３１は、円筒管の表面にいわゆる有機感光層（一般にＯＰＣ層と称される。）が形成されたものであり、その径は２６ｍｍφである。近年、装置の小型化の要請等により、静電潜像保持体の小径化が進んでおり、本実施形態の如く、その径が２７ｍｍφ以下（好ましくは２６ｍｍφ以下、より好ましくは２５ｍｍφ以下。）の小径の静電潜像保持体の要求が高まっている。静電潜像保持体の径を小さくすると、トナーの外添剤が板状清浄部材をすり抜け、帯電装置が汚染される等によって画像にスジが発生しやすくなる。これは、感光体ドラムの径が小さくなればなるほど、板状清浄部材との接触箇所におけるブレの影響が大きくなり、より高い設計精度が求められるためであると考えられる。そのため、清浄対象である静電潜像保持体が小径化しても、外添剤が板状清浄部材をすり抜けることを安定して抑制し、帯電装置の汚染を防ぐことが望まれる。
【００５４】
本実施形態においては、クリーニング装置３４に用いるクリーニングブレード３５における、清浄層３５１のダイナミック硬度ｗと背面層３５２のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）を高めに設定している。両層間に一定以上の硬度差を与えることで、背面層３５２が変形しやすく、清浄層３５１での変形が小さくなるため、小径の感光体ドラム３１の如く、清浄対象面の曲率が大きい場合であっても、クリーニングブレード３５の先端付近で安定したニップ状態を維持することができ、外添剤のすり抜けを安定的に抑制することができる。
【００５５】
図４は、クリーニングブレード３５におけるダイナミック硬度の測定面を説明するための模式説明図である。清浄層３５１のダイナミック硬度ｗは図中矢印ｗに示す方向から測定し、背面層３５２のダイナミック硬度ｒは図中矢印ｒに示す方向から測定する。このとき、何れも各面の中央近辺を測定する。
【００５６】
本発明において、この清浄層のダイナミック硬度ｗと背面層のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）（以下、単に「ダイナミック硬度比（ｗ／ｒ）」と表記する場合がある。）は、２．２以上であることが求められ、好ましくは２．４以上である。
【００５７】
一方、ダイナミック硬度比（ｗ／ｒ）の上限としては、３．６以下にすることが好ましい。背面層のダイナミック硬度ｒに比べて清浄層のダイナミック硬度ｗが大きくなりすぎると、清浄層のダイナミック硬度ｗのダイナミック硬度向上による磨耗や摺擦による静電潜像保持体周面のダメージ抑制効果は期待できるものの、転写残りトナーや外添剤のクリーニング性が低下し、帯電部材を汚染し、濃度むらや線、スジとなって形成される画像に現れることになる。これは、板状清浄部材の先端部が、静電潜像保持体周面と密着性が低下したり、欠けやすくなることによるものと考えられる。そのため、上記の如く、ダイナミック硬度比（ｗ／ｒ）の上限としては３．６以下にすることが好ましい。
【００５８】
なお、ダイナミック硬度とは、「ダイナミック微小硬度」とも称され、圧子の押し込み過程における深さ（弾性変形分＋塑性変形分）に基づく硬度指標であり、微小領域での硬度測定において一般的に常用されている。具体的には、専用の測定器による測定結果から、下記式（１）によって求めることができる。
【００５９】
ダイナミック硬度＝３．８５８４×Ｐ／Ｄ2 ・・・式（１）
（上記式（１）中、Ｐは試験荷重（ｍＮ）を、Ｄは押し込み深さ（μｍ）をそれぞれ表す。）
【００６０】
本実施形態においては、島津製作所製ダイナミック微小硬度計ＤＵＨ−Ｗ２０１を用い、試験荷重Ｐ＝１ｍＮ、三角錐圧子（稜間角＝１１５°、ダイヤモンド／先端Ｒ＝０．１μｍ以下）、２４〜２５℃／５０〜６０％ＲＨの測定環境下の条件で測定した。測定は、それぞれ５箇所行い、その平均値を採用した。
【００６１】
背面層のダイナミック硬度ｒは、その機能として求められるバネ定数から自ずとその範囲が決まってくるが、具体的には０．０５〜０．０７程度の範囲から選択される。清浄層のダイナミック硬度ｗは、既述の通り、背面層のダイナミック硬度ｒとの関係で適宜選択される。
【００６２】
背面層と清浄層の各ダイナミック硬度の調整は、用いる材質に応じて、その材質の製造に即した従来公知の知見によって制御すればよい。例えば、ポリウレタンによってこれら各層を形成する場合には、材料となるポリオール、ポリイソシアネートのベース材料や配合比、架橋剤材料や配合、反応時間や温度、成型後の熟成時間や温度などを制御することでダイナミック硬度を制御すればよい。たとえば、硬化反応時の時間を長くすれば硬化が進行して硬度は高くなり、短くすれば硬度は低くなる。また、反応温度を高くすればより反応が進行しやすくなる。実際に制御する項目は前述の項目だけでなく、従来公知の知見によって項目を選択、組み合わせればよく、これにより所望のダイナミック硬度になるよう制御すればよい。
【００６３】
また、清浄層のダイナミック硬度ｗと背面層のダイナミック硬度ｒは、それぞれの表出している面から測定を行った（最大深さ１０μｍまで）。
【００６４】
清浄層３５１単体においても、感光体ドラム３１の周面に面する面（図４中の矢印ｗ。以下、「先端面」と称する場合がある。）から測定したダイナミック硬度ｗと、感光体ドラム３１の周面に接する先端部の感光体ドラム３１の回転方向に対向する面（図４中の矢印ｃ。以下、「平板面」と称する場合がある。）から測定したダイナミック硬度ｃとの比（ｗ／ｃ）が０．８以上であることが好ましい。
【００６５】
本発明者らの研究の結果、清浄層３５１において、平板面（矢示ｃ）は先端面（矢示ｗ）から測定した場合に比して、硬度が低くなり易くなる傾向にあることがわかったが、先端面に対する平板面の硬度を一定以上高めること、具体的には清浄層３５１における平板面（矢示ｃ）のダイナミック硬度と先端面（矢示ｗ）のダイナミック硬度の比（ｗ／ｃ）（以下、単に「ダイナミック硬度比（ｗ／ｃ）」という場合がある。）を０．８以上にすることで、外添剤のすり抜けをより一層安定的に抑制することができ、これに起因した、形成される画像中のスジの発生をより抑制することができる。このとき、何れも各面の中央近辺（先端面については、清浄層３５１先端部の端面の厚み方向の中央近辺）を測定する。
【００６６】
なお、既述の「清浄層のダイナミック硬度ｗと背面層のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）」における「清浄層のダイナミック硬度ｗ」と、上記「静電潜像保持体の周面に面する面から測定したダイナミック硬度ｗと、静電潜像保持体の周面に接する先端部の静電潜像保持体の回転方向に対向する面から測定したダイナミック硬度ｃとの比（ｗ／ｃ）」における「静電潜像保持体の周面に面する面から測定したダイナミック硬度ｗ」とは、表現は異なるが実質的に同一の箇所を測定したものである。
【００６７】
清浄層における先端面及び平板面の各ダイナミック硬度の調整は、用いる材質に応じて、その材質の製造に即した従来公知の知見によって制御すればよい。例えば、ポリウレタンによってこれら各層を形成する場合には、材料となるポリオール、ポリイソシアネートのベース材料や配合比、架橋剤材料や配合、反応時間や温度、成型後の熟成時間や温度などを制御することでダイナミック硬度を制御すればよい。たとえば、硬化反応時の時間を長くすれば硬化が進行して硬度は高くなり、短くすれば硬度は低くなる。また、反応温度を高くすればより反応が進行しやすくなる。実際に制御する項目は前述の項目だけでなく、従来公知の知見によって項目を選択、組み合わせればよく、これにより所望のダイナミック硬度になるよう制御すればよい。即ち、先端面と平板面とで、適宜所望のダイナミック硬度になるようにそれぞれの条件を調整すればよい。
【００６８】
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明の画像形成装置を詳細に説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では色数分の静電潜像保持体、帯電手段、トナー像形成手段、清浄化手段等を有する各色画像形成ユニットを中間転写体に対向させて並列に配置して、それぞれのユニットで形成された各色のトナー像を中間転写媒体に一次転写して順次積層し、一括して記録媒体に二次転写する、一般的にタンデム方式と呼ばれる画像形成装置を例示しているが、色数分の現像器を有するロータリー現像装置によって、１つの静電潜像保持体に各色の潜像を形成して、その都度中間転写体に転写する構成の装置に適用してもよい。また、タンデム方式の場合にも、各色画像形成ユニットを並列に配置する際に、物理的に直線状でなくても構わない。
【００６９】
本発明の画像形成装置は、上記実施形態で説明した各構成要素に加えて、その他従来公知の、あるいは公知ではない各種構成を付加することができ、その付加によってもなお本発明の画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。例えば、清浄化手段の後工程として、除電手段を設けることもできる。なお、除電手段については、プロセスカートリッジの項において概説する。
【００７０】
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の画像形成装置を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【００７１】
［プロセスカートリッジ］
本発明において、「プロセスカートリッジ」とは、画像形成装置における構成要素の内の２つ以上を一体的に備え、メンテナンスや補修、消耗品の定期交換等の目的で、画像形成装置本体から脱着可能に構成されている構成要素の集合体を意味する。本発明においては、画像形成装置における構成要素の内、少なくとも静電潜像保持体及び清浄化手段を含み、他の構成要素は任意である。
【００７２】
図５は、本発明のプロセスカートリッジの好適な一例の基本構成を概略的に示す模式断面図である。図５に示すプロセスカートリッジ１００においては、矢印Ｅ方向に回転する静電潜像保持体１３１と共に、帯電器（帯電手段）１３２、現像装置（トナー像形成手段）１３３及びクリーニング装置（清浄化手段）１３４を含み、外装には露光のための開口部１１８及び除電露光のための開口部１１７が設けられ、さらに取付レール１１６が取り付けられて、これらが一体化してなるものである。なお、静電潜像保持体１３１及びクリーニング装置１３４は、先に述べた本発明の特徴を具備するものである。
【００７３】
このプロセスカートリッジ１００は、一次転写装置１４２と、中間転写ベルト１４１と、図示しない他の構成部分とからなる画像形成装置本体に対して着脱自在になっており、画像形成装置本体と共に画像形成装置を構成する。
【００７４】
静電潜像保持体１３１、帯電器（帯電手段）１３２、クリーニング装置（清浄化手段）１３４及び中間転写ベルト１４１としては、既に画像形成装置の実施形態の項で説明しているため、詳細は割愛するが、プロセスカートリッジ１００においても同様の物を用いることができる。
【００７５】
静電潜像保持体１３１表面に現像されたトナー像を中間転写ベルト１４１に転写する一次転写装置１４２についても、画像形成装置の実施形態の項で、一次転写手段及び二次転写手段の双方をまとめて「転写手段」として説明した内容が、プロセスカートリッジ１００においてもそのまま当てはまるため、詳細な説明は割愛する。
【００７６】
不図示の除電装置（光除電装置）としては、例えば、タングステンランプ、ＬＥＤ等が挙げられ、光除電プロセスに用いる光質としては、例えば、タングステンランプ等の白色光、ＬＥＤ光等の赤色光等が挙げられる。該光除電プロセスにおける照射光強度としては、通常、静電潜像保持体の半減露光感度を示す光量の数倍乃至３０倍程度になるよう出力設定される。
【００７７】
本例のプロセスカートリッジ１００においては、開口部１１７からこのような除電装置からの光が取り込まれ、静電潜像保持体１３１表面が除電される。
【００７８】
一方、不図示の露光装置（露光手段）からの像様の露光光は、本例のプロセスカートリッジ１００において、開口部１１８から取り込まれ、静電潜像保持体１３１表面に照射されて静電潜像が形成される。
【００７９】
図５で示すプロセスカートリッジ１００では、静電潜像保持体１３１及び現像装置１３３と共に、帯電器１３２、クリーニング装置１３４、露光のための開口部１１８、及び、除電露光のための開口部１１７を備えているが、本発明においては、これら装置等は選択的に組み合わせることが可能である。本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像保持体及びクリーニング装置１３４等の清浄化手段を必須構成とし、他の構成は任意的要素である。
【００８０】
このような本発明のプロセスカートリッジは、先に述べた本発明の画像形成装置に装着される。先に述べた図１に示される実施形態の画像形成装置に装着される場合には、当該プロセスカートリッジが、各画像形成エンジン３０またはその一部を構成する。本発明のプロセスカートリッジによれば、本発明に基づく優れた作用・効果を奏する。
【００８１】
［検証試験］
図１及び図２に示す画像形成装置について、感光体ドラム３１の径やクリーニングブレード３５の硬度を振って、本発明の作用乃至効果についての検証試験を行った。なお、特に断りのない限り、単に「部」「％」とあるのは全て質量基準である。
【００８２】
本検証試験で使用したトナーは、乳化重合法により調製した黒（Ｋ）色のトナーであり、コールターカウンター（コールター社製）で測定した体積平均粒径が５．８μｍのトナーであった。トナー粒径は必ずしもこの限りではなく、３〜７μｍであればよい。また、本検証試験で用いたトナーの形状は、光学顕微鏡（ミクロフォトＦＸＡ；ニコン社製）で得た拡大写真をイメージアナライザーＬｕｚｅｘ３（ＮＩＲＥＣＯ社製）により画像解析を行って下式（２）により算出した形状係数ＳＦ１が１３０〜１４０のものを用いた。
【００８３】
ＳＦ１＝（ＭＬ2／Ａ）×（π／４）×１００ ・・・式（２）
上記式（２）中、ＭＬはトナーの絶対最大長、Ａはトナーの投影面積を各々示す。
【００８４】
トナーの形状係数ＳＦ１は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積の比で表しされる円形度（真球度）の指標であり、真球の場合１００となり、形状が崩れるにつれ増加する。この形状係数ＳＦ１は、トナーの粒子複数個に対して計算され、その平均値を代表値とする。
【００８５】
トナーには、平均粒径４０ｎｍのシリカ、１４０ｎｍのシリカ及び４０ｎｍ酸化チタンの無機微粒子を外添剤として、トナーに対してそれぞれ２．１５質量％、１．７３質量％及び０．８８質量％外添した。また、クリーニングブレード３５と感光体ドラム３１表面との潤滑性を向上させるために平均粒径３００ｎｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をトナーに対して０．２質量％外添した。これに、体積平均粒径３５μｍのフェライトビーズからなるキャリアを混合して、これを現像剤として、画像形成装置中黒（Ｋ）色の画像形成エンジン３０Ｋにおける現像装置３３に仕込んだ。なお、以降の説明において、各部材を示す符号については、色を示すアルファベットＫの部分（例えば、「画像形成エンジン３０Ｋ」における「Ｋ」の部分。）を省略する場合がある。
【００８６】
また、感光体ドラム３１として、２２ｍｍφ、２４ｍｍφ、２６ｍｍφ、２８ｍｍφ、３０ｍｍφ、４０ｍｍφの６種類の外径サイズの有機感光体を用意した。
【００８７】
一方、清浄層３５１に用いるポリウレタン樹脂Ａと、背面層３５２に用いるポリウレタン樹脂Ｂを所望の物性が得られるよう用意するとともに、それぞれの層の所望の物性を得るための成型条件によって各層を形成した。
【００８８】
厚さ０．５ｍｍのポリウレタン樹脂Ａ及び厚さ１．４ｍｍのポリウレタン樹脂Ｂを遠心成型により一体的に成型して、３３０ｍｍ×１２．５ｍｍの大きさのクリーニングブレードを製造した。なお、成型の際、背面層３５２が金型側になるようにしており、清浄層３５１の表面は空気側となる。
【００８９】
得られたクリーニングブレード（後記表１中の「クリーニングブレード 」に相当。）における清浄層３５１のＪＩＳ−Ａ硬度は７８°、反撥弾性（ＪＩＳ Ｋ６２５５に記載の方法による。）は４３％であり、背面層３５２のＪＩＳ−Ａ硬度は６３°、反撥弾性（同上）は３３％、永久伸び（（引っ張り永久歪）ＪＩＳ Ｋ６２６２に記載の方法による。）は０．５％であった。
【００９０】
また、清浄層３５１のポリウレタン樹脂Ｂの組成及び成型条件を適宜変更することで清浄層の先端面ｃと平板面ｗ（図４参照）のダイナミック硬度を変化させて、全体として１０種類の、下記表１に示すダイナミック硬度比（ｗ／ｒ）及びダイナミック硬度比（ｗ／ｃ）となるクリーニングブレード１〜１０を製造した。
【００９１】
【表１】
【００９２】
（試験Ａ）
製造したクリーニングブレード１〜４を、画像形成エンジン３０Ｋにおけるクリーニングブレード３５（図１及び図２参照。）として取り付けた。この際の取り付け状態を説明するためのクリーニングブレード３５周辺の拡大断面図を図６に示す。図６に示されるように、クリーニングブレード３５は、感光体ドラム３１の回転方向（矢印Ａ方向）にその後端が向くように感光体ドラム３１周面からの法線Ｌに対して角度をもってその先端が当該周面に押し当てられるように取り付けた。
【００９３】
このとき、クリーニングブレード３５は、図６に実線で示されるように、感光体ドラム３１周面に押し当てられる負荷により撓った状態になっている。仮に感光体ドラム３１周面が存在しないとした場合に、クリーニングブレード３５が撓っていない状態が、図６中に点線で描かれているが、その場合のクリーニングブレード３５の先端位置と、感光体ドラム３１周面により退避した同先端位置との距離（Ｎｉｐ）を食い込み量、感光体ドラム３１周面におけるクリーニングブレード３５先端の接触点の接線と撓っていない状態のクリーニングブレード３５の面とが成す角（ＢＳＡ）をセットアングルと称する。
【００９４】
図１及び図２に示す画像形成装置における帯電ロール３２、クリーニングブレード３５、及び感光体ドラム３１を装着可能な、感光体ドラムの外径に対応した感光体ユニットを使用した。この感光体ユニットと、現像装置３３、転写装置が装着可能で、バイアス印加可能なオフライン装置を使用した。露光装置にはＬＥＤバーを使用しており、光量と点灯時間によって感光体の表面電位とトナー像作成幅を調整した。
【００９５】
装置のプロセススピードは２２５ｍｍ／ｓｅｃとし、感光体ドラム３１表面の帯電電位を−７１０Ｖ、露光手段による露光部電位を−３００Ｖとした。現像装置３３の現像ロールに−５６０Ｖの直流成分に振幅（ピーク・トゥ・ピーク電圧）を１．０ｋＶ、周波数６ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ６０％の矩形波が重畳された現像バイアス電圧を印加してトナー像を形成した。このトナー像は中間転写ベルト４１に転写され、さらに用紙Ｐに転写され、不図示の定着装置によって定着した。
【００９６】
本検証試験では、実際の使用範囲における中心狙い（平常使用想定）の食い込み量Ｎｉｐ＝１．２ｍｍ、セットアングルＢＳＡ＝２６°と、実際の使用範囲における下限狙い（トナーの外添剤がすり抜け易い条件想定）の食い込み量Ｎｉｐ＝１．０ｍｍ、セットアングルＢＳＡ＝２４°の２条件で検証試験を行った。また、用意した全ての外径の感光体ドラムについて検証試験を行った。これら条件を振って、既述の４種のクリーニングブレードについて総当たりで試験を行った。
【００９７】
検証試験は、１回にＡ４サイズの用紙（長手方向）３枚プリント相当の連続駆動と１回にＡ４サイズの用紙（長手方向）５０枚相当の連続印刷を交互に行うものとし、気温２８℃、湿度８５％の環境と、気温１０℃、湿度１５％の２環境で、それぞれＡ４サイズ７０００枚相当の駆動時間になるよう劣化テストを実施した。
【００９８】
試験画像は、黒（Ｋ）色単色で、画像面積率にして１％に相当するサイズで、ラインとパッチ画像によって形成した。劣化テストの後、帯電ロール３２を画像形成装置に装着可能な感光体ユニットに取り付け、画像密度３０％及び５０％のハーフトーン画像をプリントして、トナーの外添剤がクリーニングブレードをすり抜けたことに起因すると推測されるスジの発生状態の確認を行うとともに、帯電ロール表面を目視で観察することにより評価を実施した。結果を下記表２にまとめて示す。なお、評価基準は以下の通りである。
【００９９】
○：スジが発生しない。
△：軽微なスジが発生した。
×：目視ではっきりとわかるスジが発生した。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
（試験Ｂ）
製造したクリーニングブレード５〜１０を、（試験Ａ）の場合と同様にして、画像形成エンジン３０Ｋにおけるクリーニングブレード３５（図１及び図２参照。）として取り付けた。なお、取付条件は、実際の使用範囲における下限狙い（トナーの外添剤がすり抜け易い条件想定）の食い込み量Ｎｉｐ＝１．０ｍｍ、セットアングルＢＳＡ＝２４°の１つの条件のみとした。
【０１０２】
また、感光体ドラムは、外径２２ｍｍφの物のみを用いた。その他の条件は全て（試験Ａ）の場合と同様にして検証試験を行い、同様の手法乃至評価基準で評価した。結果を下記表３にまとめて示す。
【０１０３】
【表３】
【符号の説明】
【０１０４】
２６：レーザ光、 ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ：画像形成エンジン、 ３０：画像形成エンジン、 ３１：感光体ドラム、 ３２：帯電ロール、 ３３：現像装置、 ３４：クリーニング装置、 ３５：クリーニングブレード、 ４０：二次転写ロール、 ４１：中間転写ベルト、 ４２：一次転写装置、 ４３：駆動ロール、 ４４，４５：支持ロール、 ４６：ベルトクリーナ、 ４６：二次転写装置、 ４９：バックアップロール、 １００：プロセスカートリッジ、 １１６：取付レール、 １１７，１１８：開口部、 １３１：静電潜像保持体、 １３２：帯電器、 １３３：現像装置、 １３４：クリーニング装置、 １４１：中間転写ベルト、 １４２：一次転写装置、 ３５１：清浄層、 ３５２：背面層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径が２７ｍｍ以下の円筒状または円柱状で軸を中心に回転し、その周面に形成された静電潜像を保持し得る静電潜像保持体と、
該静電潜像保持体周面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記静電潜像保持体周面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像保持体周面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記静電潜像保持体の回転方向に後端が向くように当該静電潜像保持体周面からの法線に対して角度をもってその先端が当該周面に押し当てられ、当該周面側に位置しその先端部が当該周面に接触する清浄層、及び、その背面に位置する背面層の二層構造を有するクリーニングブレードによって、転写後に残存する静電潜像保持体周面の未転写トナーを除去して清浄化する清浄化手段と、からなり、
前記クリーニングブレードにおける前記清浄層のダイナミック硬度ｗと前記背面層のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）が、２．２以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記清浄層における、前記静電潜像保持体の周面に面する面から測定したダイナミック硬度ｗと、前記静電潜像保持体の周面に接する先端部の当該静電潜像保持体の回転方向に対向する面から測定したダイナミック硬度ｃとの比（ｗ／ｃ）が、０．８以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置に着脱可能であって、少なくとも前記静電潜像保持体と前記清浄化手段とを備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１】
外径が２７ｍｍ以下の円筒状または円柱状で軸を中心に回転し、その周面に形成された静電潜像を保持し得る静電潜像保持体と、
該静電潜像保持体周面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記静電潜像保持体周面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像保持体周面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記静電潜像保持体の回転方向に後端が向くように当該静電潜像保持体周面からの法線に対して角度をもってその先端が当該周面に押し当てられ、当該周面側に位置しその先端部が当該周面に接触する清浄層、及び、その背面に位置する背面層の二層構造を有するクリーニングブレードによって、転写後に残存する静電潜像保持体周面の未転写トナーを除去して清浄化する清浄化手段と、からなり、
前記クリーニングブレードにおける前記清浄層のダイナミック硬度ｗと前記背面層のダイナミック硬度ｒとの比（ｗ／ｒ）が、２．２以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記清浄層における、前記静電潜像保持体の周面に面する面から測定したダイナミック硬度ｗと、前記静電潜像保持体の周面に接する先端部の当該静電潜像保持体の回転方向に対向する面から測定したダイナミック硬度ｃとの比（ｗ／ｃ）が、０．８以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置に着脱可能であって、少なくとも前記静電潜像保持体と前記清浄化手段とを備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１５７２９（Ｐ２０１２−２１５７２９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１４７５（Ｐ２０１１−８１４７５）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]