【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられるクリーニング装置に関するものである。
【０００２】
【特許文献１】特開２００２−１８２４９７号公報
【特許文献２】特開２００１−３４３８７４号公報
【０００３】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置としては、例えば、図１３に示すように構成したものがある。この画像形成装置は、図１３に示すように、感光体ドラム１０００が矢印方向に沿って所定の表面速度（例えば、１００ｍｍ／ｓｅｃ程度）で回転駆動され、当該感光体ドラム１０００の表面は、帯電装置１００１によって−３００Ｖ程度の所定の電位に帯電された後、この感光体ドラム１０００の表面には、露光装置１００２により画像露光が施されて露光部が除電され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１０００の表面に形成された静電潜像は、画像部の電位が−３０Ｖ以下のレベルとなり、現像装置１００３によって−１５０Ｖ程度の現像バイアスが印加された状態で現像され、感光体ドラム１０００の表面には、−極性のトナー像が形成される。現像されたトナー像は、回転する転写ロール１００４と感光体ドラム１０００のニップ部に挟持された状態で搬送される転写材１００５上に転写される。このとき、転写ロール１００４には、１０００Ｖ〜４０００Ｖ程度の電位が印加される。トナー像が転写された転写材１００５は、図示されない定着装置に搬送され、当該定着装置によりトナー像が転写材上に熱及び圧力によって定着される。
【０００４】
転写後の感光体ドラム１０００上には、転写材１００５上に転写されなかったトナーが残留する。この残留トナーは、感光体ドラム１０００の表面に当接するクリーニングブレード１００６のクリーニングエッジに到達し、当該クリーニングブレード１００６によって感光体ドラム１０００の表面から掻き落される。そして、上記クリーニングブレード１００６によって掻き落されたトナーは、回収ボックス１００７に回収され、貯留される。
【０００５】
その後、クリーニングブレード１００６によって清掃された清浄な感光体ドラム１０００の表面は、回転とともに帯電装置１００１に達して、上記の一連の動作を繰り返すことになる。
【０００６】
しかしながら、上記従来の画像形成装置の場合には、単色の画像形成について説明したが、感光体ドラムから転写材、あるいは感光体ドラムから中間転写体、更には中間転写体から転写材等への転写性を高めることにより、カラー画像の画質を向上させるためなどの理由によって、略球形状のトナーである所謂”球形トナー”を用いる機種が増えてきている。
【０００７】
かかる”球形トナー”としては、例えば、日立製作所製の走査型電子顕微鏡ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ＝８００）を用いて、倍率５００倍に拡大したトナーの像を、１００個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェイスを介して例えばニコレ社製の画像解析装置に導入し、トナー形状の解析を行い、下記式より算出して得られた値として定義される形状係数値ＳＰ１が１００〜１４０の値を持つ、略球形トナーが用いられることがある。
ＳＰ１＝｛（π／４）×（トナー粒子の絶対最大長）２ ／（トナー粒子の投 影面積）｝×１００
【０００８】
因みに、通常の混練粉砕法で作製したトナーの形状は、不定形であり、ＳＰ１は１４０〜１６０程度である。
【０００９】
このような球形トナーを使用したとき、転写で残った残留トナーがクリーニングブレード部に達したとき、通常のウレタン製のブレードの場合には、クリーニング不良が発生するという問題点を有していた。
【００１０】
クリーニングする際のクリーニングブレード１００６のエッジ部は、図１４に示すように、感光体ドラム１０００表面との摩擦力によって、感光体ドラム１０００の回転方向下流側に向けて弾性変形した状態となっている。このとき、上記クリーニングブレード１００６では、図中に黒丸で示すように、球形トナーがクリーニングエッジの楔状の隙間に入り込むと、矢印方向に力が加わり、ブレードエッジを押し上げることになり、トナーがクリーニングエッジをすり抜けてしまう。
【００１１】
上記の如く、クリーニングブレード１００６のエッジ部をすり抜けたトナーは、そのまま帯電装置１００１に進入してしまうため、帯電装置１００１として使用される帯電ロールの表面を汚損し、感光体ドラム１０００の表面に形成される静電潜像を乱して、画質障害の原因となるという問題点を招来する。
【００１２】
これを防止するためには、クリーニングブレード１００６の材質として、高反発弾性のウレタンブレードを使用し、クリーニングエッジに楔状の隙間が発生するのを防止することにより、球形トナーを除去することが可能となる。このタイプのウレタンブレードに使用される材料の反発弾性は、６５％以上に設定されるのが一般的である。
【００１３】
しかし、このような高反発弾性を有するウレタンブレードを使用すると、クリーニングエッジ部での振動が大きくなり、ブレードエッジから振動音が発生する所謂”ブレード鳴き”と呼ばれる現象や、ブレードエッジが捲れる所謂”ブレード捲れ”が発生する場合があるばかりか、感光体ドラムの磨耗が多くなることがあり、好ましくないという問題点を有している。
【００１４】
そこで、かかる問題点を解決し得る技術としては、特開２００２−１８２４９７号公報や特開２００１−３４３８７４号公報に開示されているように、スクレーパを使用して、像担持体としての感光体ドラム上の残留トナーを掻き取る方法が既に提案されているが、スクレーパを使用した場合には、当該スクレーパによって感光体ドラムの表面を削ってしまう可能性があり、感光体ドラムの寿命を不必要に短くしたり、画質劣化を引き起こすという新たな問題点が生じる。
【００１５】
また、上記特開２００１−３４３８７４号公報に開示されているようなタイプのブレードクリーニング装置では、クリーニングブレードのエッジ部のみを高硬度としているので、自由長部分の運動性を維持したままの状態となっている。このとき、たとえクリーニングブレードのエッジ部を高硬度にして、クリーニング面とクリーニングブレードのエッジ部との摩擦係数を小さくできたとしても、自由長部分の運動性がエッジ以外のウレタンブレードによって維持されているので、エッジの振動が大きくなり、ブレード鳴きやブレード捲れ等が発生し易くなるという問題点を有している。
【００１６】
また、クリーニングブレード全体を高硬度にした場合には、感光体ドラムに対する押圧力が大きくなってしまい、設定可能な喰い込み量が小さすぎて、使用することができないという問題点を有している。同時に、クリーニングブレード全体を高硬度にした場合には、感光体ドラムに対する摩擦力も大きくなるので、感光体ドラムを回転させるときの駆動トルクが過大となり、場合によっては、画像形成装置の駆動モーターが脱調してしまうことがあるという問題点を有している。
【００１７】
そこで、本出願人は、上記の問題点を解決し、所謂”球形トナー”を使用した場合でも、良好にクリーニングすることができるのは勿論のこと、クリーニングブレードにブレード鳴きやブレード捲れ等が発生するのを防止することができるとともに、適切な喰い込み量に設定可能で、しかも、被クリーニング部材の駆動トルクが過大となることを防止可能なクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置を既に提案している（特願２００２−３４７８２９号）。
【００１８】
この特願２００２−３４７８２９号に係るクリーニング装置は、被クリーニング部材の表面に付着した付着物をクリーニングブレードによって除去するクリーニング装置において、前記クリーニングブレードは、厚さ方向に沿って特性の異なる材料を複数の層状に積層して構成され、当該クリーニングブレードの被クリーニング部材に接触するクリーニングエッジ側の層を構成する材料が、高硬度のウレタン樹脂からなるように構成したものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特願２００２−３４７８２９号に係るクリーニング装置の場合、クリーニングブレードは、厚さ方向に沿って特性の異なる材料を複数の層状に積層して構成され、当該クリーニングブレードの被クリーニング部材に接触するクリーニングエッジ側の層を構成する材料が、高硬度のウレタン樹脂からなるように構成したものであるが、低温低湿環境（１０℃／１５％ＲＨ）において、極わずかにクリーニング不良が発生し、又高温高湿環境（２８℃／８５％ＲＨ）において、わずかにブレード鳴きが発生するという問題点を有していることが、本発明者等の研究によってわかった。
【００２０】
更に説明すると、上記特願２００２−３４７８２９号に係るクリーニング装置の場合には、図１３に示すように、クリーニングブレード１００６によって掻き落されたトナーが、回収ボックス１００７に充満したときなど、クリーニングブレード１００６が回収トナーの圧力によって湾曲すると、当該クリーニングブレード１００６の接触角が小さくなり、低温低湿環境（１０℃／１５％ＲＨ）において、極わずかにクリーニング不良が発生するという問題点を有していることがわかった。
【００２１】
また、上記特願２００２−３４７８２９号に係るクリーニング装置の場合には、高硬度のウレタン樹脂の裏面側に積層される低反発弾性のウレタン樹脂が、高温高湿環境（２８℃／８５％ＲＨ）において、クリーニング時に発生する微細な振動を減衰しきれずに、ブレード鳴きが発生するという問題点を有していることがわかった。
【００２２】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、所謂”球形トナー”を使用した場合でも、良好にクリーニングすることができるのは勿論のこと、クリーニングブレードにブレード鳴きやブレード捲れ等が発生するのを防止することができるとともに、適切な喰い込み量に設定可能で、しかも、被クリーニング部材の駆動トルクが過大となることを防止することができ、低温低湿環境においてクリーニング不良が発生するのを防止することが可能なクリーニング装置を提供することにある。
【００２３】
また、この発明の他の目的とするところは、所謂”球形トナー”を使用した場合でも、良好にクリーニングすることができるのは勿論のこと、クリーニングブレードにブレード鳴きやブレード捲れ等が発生するのを防止することができるとともに、適切な喰い込み量に設定可能で、しかも、被クリーニング部材の駆動トルクが過大となることを防止することができ、高温高湿環境においてブレード鳴きが発生するのを防止することが可能なクリーニング装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、被クリーニング部材の表面に付着した付着物をクリーニングブレードによって除去するクリーニング装置において、前記クリーニングブレードは、厚さ方向に沿って特性の異なる材料を複数の層状に積層して構成され、当該クリーニングブレードの被クリーニング部材に接触するクリーニングエッジ側の層を構成する材料が、高硬度のウレタン樹脂からなり、前記高硬度のウレタン樹脂の反発弾性率が低温（１０℃）環境において２５％以下であることを特徴とするクリーニング装置である。
【００２５】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載されたクリーニング装置において、前記クリーニングブレードを複数の層状に構成する特性の異なる材料は、すべて特性の異なるウレタン樹脂からなることを特徴とするクリーニング装置である。
【００２６】
さらに、請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載されたクリーニング装置において、前記クリーニングエッジ側の高硬度ウレタン樹脂のＪＩＳ−Ａ硬度が、９０度以上であることを特徴とするクリーニング装置である。
【００２７】
又、請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３の何れかに記載されたクリーニング装置において、前記クリーニングエッジと反対側に低反発弾性のウレタン樹脂を使用したことを特徴とするクリーニング装置である。
【００２８】
更に、請求項５に記載された発明は、請求項４に記載されたクリーニング装置において、前記低反発弾性のウレタン樹脂の反発弾性が高温（２８℃）環境において２０％以下であることを特徴とするクリーニング装置である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
実施の形態１
【００３１】
図２及び図３はこの発明の実施の形態１に係るクリーニング装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００３２】
このフルカラープリンタ０１は、図２及び図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム（像担持体）１１， １２， １３， １４を有する画像形成ユニット１， ２， ３， ４と、これら感光体ドラム１１， １２， １３， １４に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電装置）２１， ２２， ２３， ２４と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光３１， ３２， ３３， ３４を照射する図２に示すレーザ光学ユニット０３（露光装置）と、現像装置４１， ４２， ４３， ４４と、上記４つの感光体ドラム１１， １２， １３， １４のうちの２つの感光体ドラム１１， １２に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）５１及び他の２つの感光体ドラム１３， １４に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）５２と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）５３と、この二次中間転写ドラム５３に接触する転写ロール（転写部材）６０とで、その主要部が構成されている。
【００３３】
感光体ドラム１１， １２， １３， １４は、図３に示すように、共通の接平面Ｍ を有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２は、各回転軸が該感光体ドラム１１， １２， １３， １４軸に対し平行かつ所定の対象面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム５３は、該感光体ドラム１１， １２， １３， １４と回転軸が平行であるように配置されている。
【００３４】
各色毎の画像情報に応じた信号は、図示しない画像処理ユニットによりラスタライジングされて図２に示すレーザ光学ユニット０３に入力される。このレーザ光学ユニット０３では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光３１， ３２， ３３， ３４が変調され、対応する色の感光体ドラム１１， １２， １３， １４に照射される。
【００３５】
上記各感光体ドラム１１， １２， １３， １４の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４としては、例えば、直径２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラム（像担持体）が用いられ、これらの感光体ドラム１１， １２， １３， １４は、例えば、９５ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面は、図３に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール２１， ２２， ２３， ２４に、約−８４０ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約−３００Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。
【００３６】
その後、感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面には、露光装置としてのレーザ光学ユニット０３によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応したレーザ光３１， ３２， ３３， ３４が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム１１， １２， １３， １４は、レーザ光学ユニットで静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−６０ Ｖ以下程度にまで除電される。
【００３７】
また、上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置４１， ４２， ４３， ４４によって現像され、感光体ドラム１１， １２， １３， １４上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として可視化される。
【００３８】
この実施の形態では、現像装置４１， ４２， ４３， ４４として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、一成分現像方式や非接触型の現像方式など、他の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【００３９】
現像装置４１， ４２， ４３， ４４には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーと、キャリアからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置４１， ４２， ４３， ４４は、図２に示すトナーカートリッジ０４Ｙ ，０４Ｍ ，０４Ｃ ，０４Ｋ からトナーが補給されると、この補給されたトナーは、オーガー４０４ で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール４０１ の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール４０１ に現像剤を搬送するパドル４０３ によって、当該現像ロール４０１ の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材４０２ によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、３０〜５０ｇ／ｍ２ であり、また、このとき現像ロール４０１ 上に存在するトナーの帯電量は、概ね−２０ 〜３５μＣ／ｇ 程度である。
【００４０】
上記現像装置４１， ４２， ４３， ４４で使用されるトナーとしては、次式で規定される形状係数ＳＰ１が１００〜１４０、例えば、ＳＰ１＝１３０程度のもので、平均粒径が３μｍ〜１０μｍの所謂”球形トナー”が用いられる。
ＳＰ１＝｛（π／４）×（トナー粒子の絶対最大長）２ ／（トナー粒子の投 影面積）｝×１００
【００４１】
上記現像ロール４０１ 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム１１， １２， １３， １４と接触している。この現像ロール４０１ にＡＣ＋ＤＣの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール４０１ 上のトナーを感光体ドラム１１， １２， １３， １４上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、この現像バイアス電圧はＡＣが４ ｋＨｚ、１．５ ｋＶｐｐで、ＤＣが−２３０Ｖ程度である。
【００４２】
次に、上記各感光体ドラム１１， １２， １３， １４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム１１， １２上に形成されたイエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１上に、感光体ドラム１３， １４上に形成されたシアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム５２上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム５１上には、感光体ドラム１１または１２のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム１１及び１２の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム５２上にも、感光体ドラム１３，１４ から同様な単色像と二重色像が形成される。
【００４３】
上記第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ 上に感光体ドラム１１，１２，１３，１４ からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００ Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように、トナーの帯電量が−２０ 〜３５μＣ／ｇ の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位は、＋３８０Ｖ程度が望ましい。
【００４４】
この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２は、例えば、外径が４２ｍｍに形成され、抵抗値は１０８ Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０２ 〜１０３ Ω）が、厚さ０．１ 〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム５１， ５２の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３ 〜１００ μｍの高離型層（Ｒ＝１０５ 〜１０９ Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝１０５ 〜１０９ Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【００４５】
このように第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム５３上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム５３上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【００４６】
この二次中間転写ドラム５３上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム１１， １２， １３， １４から第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ と二次中間転写ドラム５３との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０ 〜３５μＣ／ｇ の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位が＋３８０Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム５３の表面電位は、＋８８０Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ と二次中間転写ドラム５３との間の電位差は、＋５００Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００４７】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム５３は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ と同じ４２ｍｍに形成され、抵抗値は１０１１Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム５３も第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０２ 〜１０３ Ω）が、厚さ０．１ 〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム５３の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３ 〜１００ μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム５３の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム５３が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【００４８】
次に、上記二次中間転写ドラム５３上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール６０によって、用紙搬送路を通る転写用紙Ｐ 上に３次転写される。この転写用紙Ｐ は、図３に示すような紙送り工程を経てレジストロール対９０を通過し、二次中間転写ドラム５３と転写ロール６０のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、転写用紙Ｐ 上に形成された最終的なトナー像は、定着器７０によって熱及び圧力で定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４９】
転写ロール６０は、例えば、外径が２０ｍｍに形成され、抵抗値は１０８ Ω程度に設定される。この転写ロール６０は、図４に示すように、金属シャフト６１の上にウレタンゴム等からなる半導電性の被覆層６２を設け、この被覆層６２の上にポリイミド樹脂またはポリエーテルイミド樹脂に相当する値以上の表面微小硬度を有するチューブ６３を被覆して構成されている。具体的には、チューブ６３としてポリイミド樹脂またはポリエーテルイミド樹脂からなるものが用いられる。転写ロール６０に印加される電圧は、雰囲気温度、湿度、用紙の種類（抵抗値等）等によって最適値が異なり、概ね＋１２００ 〜５０００Ｖ程度である。この実施の形態では、定電流方式を採用しており、常温常湿環境下で約＋６μＡの電流を通電して、ほぼ適正な転写電圧（＋１６００〜２０００Ｖ） を得ている。
【００５０】
これら一連の転写工程においては、各転写工程の転写部位をトナー像が通過するとき、パッシェン放電や電荷注入により、（−）帯電している像中の正極性トナーの一部が逆極性の（＋）帯電トナーとなることがある。この（＋）帯電トナーは、次工程へ転写されずに、上流側に逆流することになるので、最もマイナス電位が高い帯電装置２１， ２２， ２３， ２４に付着、堆積する。これら帯電装置２１， ２２， ２３， ２４のトナーが付着した部分は、放電が活発となり、感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面電位が高くなる傾向になるため、トナーの付着が多い部分、トナーの付着が少ない部分、トナーの付着がない部分で感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面電位にムラが生じることになる。感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面電位にムラが生じると、静電潜像を形成させるために当該感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に画像を一様に露光しても、潜像電位にムラが生じてしまい、現像量に違いが出てきてしまうので、特に中間調画像を現像しようとすると、濃度ムラが目立つことになる。
【００５１】
そこで、このような帯電装置２１， ２２， ２３， ２４に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐために、この実施の形態では、印字動作前、印字動作後、連続印字持の所定枚数毎など、ある所定のタイミングで以下のようなクリーニング動作を行なうようになっている。
【００５２】
帯電装置２１， ２２， ２３， ２４、感光体ドラム１１， １２， １３， １４、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ 、二次中間転写ドラム５３、最終転写ロール６０に、最終転写ロール６０が最もマイナス電位が高くなるように、順々に電位勾配をつけた電圧を印加することによって、印字動作中に、帯電装置２１， ２２， ２３， ２４に付着、堆積した逆極性の（＋）帯電トナーを、最終転写ロール６０まで順々に転写して移動し、最終転写ロール６０に接触して設けたブレードなどの最終クリーニング部材８０１ を含んだクリーニング装置８０によって回収する。
【００５３】
この実施の形態では、帯電装置２１， ２２， ２３， ２４の表面電位を０Ｖ、感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面電位を−３００Ｖ、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位を−８００Ｖ、二次中間転写ドラム５３の表面電位を−１３００ Ｖ、最終転写ロール６０の表面電位を−２０００ Ｖに設定している。この電位勾配は、各部材の金属部（シャフト、パイプ）に電圧を給電する方式によって得ているが、例えば、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ 又は二次中間転写ドラム５３などを電気的に浮かせて、これら部材の抵抗値の関係によって所望の表面電位が得られる場合には、そのような方法をとっても良い。このようなマイナス印加クリーニングモード、つまり逆極性の（＋）帯電トナー回収モードによって帯電装置２１， ２２， ２３， ２４に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【００５４】
以上が、上記の如く構成されるフルカラープリンタにおける画像形成プロセスであるが、ゼログラフィ方式等では、静電気を利用しているため、環境変動や経時によって画像濃度が変動しやすい。このため、環境変動や経時変化等に対して、プロセスを制御することが望ましい。
【００５５】
その方法の一つとして、感光体や中間転写体、あるいは用紙への転写ロール、転写ベルト等の画像濃度検知媒体の表面に、テスト用のトナーパッチを形成し、その濃度を光学濃度センサで検知し、制御する方法がある。
【００５６】
この実施の形態では、転写ロール６０や二次中間転写ドラム５３等の画像濃度検知媒体上において、その軸方向の同じ位置に、プロセス方向には位置をずらして、画像濃度制御用のトナー像（以下、「テストパッチ」という。）を形成することにより、１つの光学濃度検知手段で各色のテストパッチを検知することができるように構成されている。
【００５７】
感光体ドラム１１， １２， １３， １４上でテストパッチを検知するには、各感光体ドラム１１， １２， １３， １４に対して、つまり４つの光学濃度検知手段が必要となってしまう。第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ 上であれば、２つの光学濃度検知手段で良い。二次中間転写ドラム５３上あるいは転写ロール６０上であれば、１つの光学濃度検知手段で良い。また、テストパッチで画像濃度を制御する場合、下流のプロセスの方が用紙に近い条件となるので好ましい。つまり、二次中間転写ドラム５３、更に好ましくは最終転写ロール６０を、テストパッチの濃度を検知する画像濃度検知媒体とするのが良い。
【００５８】
この実施の形態では、転写ロール６０上にテストパッチを転写し、当該最終転写ロール６０上に転写されたテストパッチの濃度を、光学濃度センサで検知するように構成されている。
【００５９】
上記テストパッチは、非画像領域ここでは画像を形成していないタイミングで、画像形成時と同じ帯電、露光、現像、転写条件で、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色につき、像密度４０％あるいは他の像密度の１２×１２ｍｍのテストパッチ２００ を、図５及び図６に示すように、最終転写ロール６０上に３ ｍｍの間隔で形成するようになっている。
【００６０】
上記光学濃度センサ１００ は、図７に示すように、転写ロール６０の軸方向の中央部に、当該転写ロール６０の外周において、半径方向の延長線上に位置するように配置されている。この光学濃度センサ１００ は、ホルダ１０１ 内に固定した状態で取り付けられている。また、転写ロール６０の下部には、クリーニングブレード８０１ を備えたクリーニング装置８０が配設されている。なお、図７中、８０２ はトナー回収ボックス、８０３ は最終転写ロール６０の支持フレーム、８０４ は支持フレーム８０３ に設けられた除電器、８０５ はバイアスプレートをそれぞれ示している。
【００６１】
また、上記光学濃度センサ１００ は、図８に示すように、鏡面反射光を検知する鏡面反射型のセンサとなっており、転写ロール６０表面の検知位置に対して、所定の入射角度φだけ傾斜して配置されたＬＥＤ等からなる発光素子１０２ と、この発光素子１０２ から最終転写ロール６０表面の検知位置に照射され、当該検知位置から正反射される鏡面反射光を検知するため、転写ロール６０表面の検知位置に対して、前記所定の入射角度と等しい反射角度だけ傾斜して配置されたフォトトランジスタ等からなる受光素子１０３ とから構成されている。
【００６２】
なお、上記光学濃度センサ１００ としては、図９に示すように、拡散光を検知する拡散反射型のセンサを用いてよい。また、鏡面反射型のセンサと拡散反射型のセンサの双方を用いても良い。この場合には、鏡面反射成分と散乱光成分の両方の値に基づいてトナー濃度を検知することにより、トナー濃度の検知精度を一層向上させることが可能となる。
【００６３】
ところで、この実施の形態に係るクリーニング装置は、 被クリーニング部材の表面に付着した付着物をクリーニングブレードによって除去するクリーニング装置において、前記クリーニングブレードは、厚さ方向に沿って特性の異なる材料を複数の層状に積層して構成され、当該クリーニングブレードの被クリーニング部材に接触するクリーニングエッジ側の層を構成する材料が、高硬度のウレタン樹脂からなり、前記高硬度のウレタン樹脂の反発弾性率が低温（１０℃）環境において２５％以下であるように構成されている。
【００６４】
また、この実施の形態では、前記クリーニングブレードを複数の層状に構成する特性の異なる材料は、すべて特性の異なるウレタン樹脂からなるように構成されている。
【００６５】
さらに、この実施の形態では、前記クリーニングエッジ側の高硬度ウレタン樹脂のＪＩＳ−Ａ硬度が、９０度以上であるように構成されている。
【００６６】
また、この実施の形態では、前記クリーニングエッジと反対側に低反発弾性のウレタン樹脂を使用している。
【００６７】
さらに、この実施の形態では、前記低反発弾性のウレタン樹脂の反発弾性が高温（２８℃）環境において２０％以下であるように構成されている。
【００６８】
すなわち、この実施の形態１に係るクリーニング装置８０は、図７に示すように、被クリーニング部材としての転写ロール６０の表面に付着した残留トナーや紙粉、あるいはテストパッチ２００ 等の付着物をクリーニングブレード８０１ によって除去するように構成されている。また、上記クリーニングブレード８０１ は、図１及び図７に示すように、ホルダー板金８０６ に接着又はネジ止め等の手段によって取り付けられており、被クリーニング部材としての転写ロール６０の表面に、所定の喰い込み量及び接触角で接触するように配設されている。
【００６９】
上記クリーニングブレード８０１ は、図１に示すように、厚さ方向に沿って特性の異なる材料を複数の層状（図示例では、２層）に積層して構成されており、当該クリーニングブレード８０１ を構成する特性の異なる材料として、この実施の形態は、すべて特性の異なるウレタン樹脂が用いられている。更に説明すると、上記クリーニングブレード８０１ は、当該クリーニングブレード８０１ の転写ロール６０に接触するクリーニングエッジ側の層８０１ ａを構成する材料が、高硬度のウレタン樹脂からなるように構成されているとともに、当該高硬度のウレタン樹脂からなる材料層８０１ ａの裏面側には、低硬度のウレタン樹脂からなる材料層８０１ ｂが積層されている。
【００７０】
上記クリーニングブレード８０１ は、例えば、その全長が１０．５ｍｍ、その自由長Ａが７．５ｍｍに、厚さが１．８ｍｍ（高硬度材料層８０１ ａの厚さＢが０．３ｍｍ、低硬度材料層８０１ ｂの厚さＣが１．５ｍｍ）、接触角が３０°、喰い込み量が０．８ｍｍ、接触圧が３．５ｇｆ／ｍｍにそれぞれ設定されている。また、上記クリーニングブレード８０１ を構成する材料層のうち、高硬度材料層８０１ ａを構成する材料としては、ＪＩＳ−Ａ硬度で９０度以上の硬度のウレタン樹脂が好適に使用されるとともに、低温（１０℃）環境で、反発弾性が２５％以下のウレタン樹脂が使用される。この実施の形態では、高硬度材料層８０１ ａを構成する材料としては、例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度で９０度（Ｈｓ）であって、さらに反発弾性率が常温２３℃の条件で２１％、低温（１０℃）の条件で１８％のウレタン樹脂が用いられている。また、高硬度のウレタン樹脂は、一般的に圧縮永久歪みが大きいため、高硬度材料からなるクリーニングエッジを被クリーニング部材に安定した押圧力で押し付けるためには、クリーニングエッジを形成する高硬度材料からなる層８０１ ａの裏面に、低硬度の材料からなる層８０１ ｂを積層した少なくとも二層の構造を採用するのが望ましい。ここで、低硬度材料層８０１ ｂを構成する材料としては、例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度で８０度以下の硬度であって、さらに反発弾性率が高温（２８℃）の条件で２０％以下のウレタン樹脂からなるものが挙げられる。この実施の形態では、例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度で７７度（Ｈｓ）であって、さらに反発弾性率が常温２３℃の条件で４７％のウレタン樹脂が用いられている。
【００７１】
これらクリーニングブレード８０１ を構成する高硬度材料層８０１ ａ及び低硬度材料層８０１ ｂは、例えば、当該クリーニングブレード８０１ を遠心成形機によって成形する際に、先に何れかの層を形成する材料を遠心成形した後、その上に他方の層を形成する材料を遠心成形することによって、各層とも所定の厚さに密着積層された状態で、遠心成形することが可能となる。そして、遠心成形されたクリーニングブレード８０１ を構成する材料を、所定の形状に裁断することによって、クリーニングブレード８０１ を製造することが可能となる。
【００７２】
また、ブレード鳴きを防止するクリーニングブレード８０１ としては、低硬度材料層８０１ ｂを構成する材料として、例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度で７４度（Ｈｓ）であって、さらに反発弾性率が常温２３℃の条件で１３％、高温２８℃の条件で１５％のウレタン樹脂が用いられている。なお、この低硬度材料層８０１ ｂを構成する材料では、高温２８℃の条件で、反発弾性率が常温２３℃のときよりも高い特性を示している。
【００７３】
ここで、上記クリーニングブレード８０１ を構成する材料のＪＩＳ−Ａ硬度は、高分子計器株式会社製のアナログ型硬度計Ａ型によって測定した。また、クリーニングブレード８０１ を構成する材料の反発弾性率は、ＪＩＳ Ｋ ６２５５で規格化されている方法によって測定した。
【００７４】
この実施の形態に係るクリーニングブレード８０１ は、厚さ方向に沿って特性の異なる材料を複数の層状に積層して構成され、当該クリーニングブレード８０１ の被クリーニング部材に接触するクリーニングエッジ側の層を構成する材料が、高硬度のウレタン樹脂からなるように構成したことを特徴とするものであるが、高硬度材料層８０１ ａ及びその裏面側に積層される低硬度材料層８０１ ｂの厚さも、重要なファクターとなる。
【００７５】
本発明者は、高硬度材料からなる層８０１ ａと低硬度材料からなる層８０１ ｂの厚さを種々変化させて、被クリーニング部材に対する押し付け力やトルクの変化、ありは喰い込み量の設定値等について検討した。その結果、図１５に示すように、高硬度材料層８０１ａの厚さの比率が０．２５（１／４）を越えると、全体の厚さが厚い（２ｍｍ程度）ときは、使用できる喰い込み量が０．２ｍｍ程度となり、量産性に問題が出てくる。また、全体の厚さが薄い（１ｍｍ程度）ときは、押し付け力が過小となり、実際に使える喰い込み量は０．２ｍｍ以上にしなければならない。この場合、曲率を持つ被クリーニング部材に対しては、腹当たり状態となる危険がある。腹当たり状態となると、エッジに紙粉等が絡み付きやすくなるため、紙粉によるクリーニング不良が発生しやすくなる。
【００７６】
そのため、上記クリーニングブレード８０１ としては、高硬度材料からなる層８０１ ａの厚さを、クリーニングブレード８０１ 全体の厚さの１／４程度以下に設定したものが好適に使用される。因みに、図１５において、クリーニングブレードの自由長は、７．５ｍｍに設定されている。上記高硬度材料からなる層８０１ ａの厚さは、例えば、０．３ｍｍに設定されるが、量産上の制約がなければ、高硬度材料からなる層８０１ ａの厚さは、０．３ｍｍ以下が望ましい。さらに、クリーニングブレード８０１ の他の部分を占める低硬度材料層８０１ ｂの厚さは、クリーニングブレード８０１ の安定的な押圧力を得るために、高硬度材料層８０１ ａの厚さの３倍以上であることが望ましい。したがって、上記低硬度材料層８０１ ｂの厚さは、高硬度材料層８０１ ａの厚さを０．３ｍｍとすると、０．９ｍｍ以上であることが望ましい。
【００７７】
本発明者らの研究によれば、高硬度材料からなる層の厚さを０．３ｍｍに設定した場合には、図１５に示すように、低硬度材料からなる層の厚さを、１．７ｍｍに設定するのが最も望ましいことがわかった。よって、量産的には、クリーニングブレード８０１ として、両方の厚さを合わせて、２．０ｍｍ程度の厚さのものが使用される。
【００７８】
なお、上記高硬度材料からなる層と低硬度材料からなる層とを貼り合わせるためには、二つの層の間に接着層を設けるように構成しても良い。
【００７９】
以上の構成において、この実施の形態に係るクリーニング装置の場合には、次のようにして、所謂”球形トナー”を使用した場合でも、良好にクリーニングすることができるのは勿論のこと、クリーニングブレードにブレード鳴きやブレード捲れ等が発生するのを防止することができるとともに、適切な喰い込み量に設定可能で、しかも、被クリーニング部材の駆動トルクが過大となることを防止することが可能となっている。
【００８０】
すなわち、上記実施の形態１に係るクリーニング装置８０を適用したフルカラープリンタの場合には、感光体ドラム１１， １２， １３， １４から第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ へのトナー像の転写性、あるいは第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ から二次中間転写ドラム５３への転写性、更には二次中間転写ドラム５３から転写用紙Ｐ 上への転写性を良好とするため、前述したように、形状係数ＭＬＳ２が１００〜１４０の所謂”球形トナー”を用いるように構成されている。
【００８１】
上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面には、画像情報に応じて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像が形成され、これらのイエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１上へ転写されるとともに、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム５２上へ転写される。そして、上記第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、二次中間転写ドラム５３上に多重に転写された後、当該二次中間転写ドラム５３上から転写用紙Ｐ に一括して転写され、当該転写用紙Ｐ 上に定着されて、カラー画像が形成される。
【００８２】
その際、上記の如くトナー像を形成するトナーとして”球形トナー”を用いることによって、トナー像の転写性を向上させることができ、感光体ドラム１１， １２， １３， １４、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ 、二次中間転写ドラム５３上に残留するトナーの量を、従来に比べて大幅に低減させることができる。
【００８３】
また、上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４や第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ 、あるいは二次中間転写ドラム５３上にトナーが微量に残留した場合であっても、前述したように、クリーニングモードにおいて、各感光体ドラム１１， １２， １３， １４及び第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ 、更には二次中間転写ドラム５３に電位勾配を設定することによって、当該感光体ドラム１１， １２， １３， １４及び第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ 、更には二次中間転写ドラム５３の表面に残留したトナーを、最終的に転写ロール６０上に集め、この転写ロール６０上に集められた残留トナーを、クリーニング装置８０のクリーニングブレード８０１ によって除去し、回収ボックスに回収することが可能となる。
【００８４】
ところで、上記クリーニングブレード８０１ は、当該クリーニングブレード８０１ の転写ロール６０に接触するクリーニングエッジ側の材料が、高硬度のウレタン樹脂からなるように構成したので、高硬度のウレタン樹脂からなるクリーニングエッジ側の層８０１ ａによって、クリーニングエッジに楔状の隙間が発生するのを防止することができ、球形トナーを効果的に除去することが可能となる。
【００８５】
但し、上記クリーニングブレード８０１ の全体を高硬度のウレタン樹脂から構成した場合には、転写ロール６０に対する押圧力が大きくなってしまい、喰い込み量を小さくして設定できず、実際に使用することができないばかりか、転写ロール６０に対する摩擦力も大きくなるので、当該転写ロール６０等を回転駆動させるための駆動トルクが過大となり、場合によっては、画像形成装置の駆動モーターが脱調してしまうことになる。
【００８６】
これに対して、本実施の形態に係るクリーニングブレード８０１ では、図１に示すように、高硬度のウレタン樹脂からなる層８０１ ａの裏面側に、低硬度材料層８０１ ｂが積層されているため、当該クリーニングブレード８０１ の転写ロール６０に対する押圧力を適度に設定することができ、喰い込み量もある程度大きくすることができるとともに、転写ロール６０に対する摩擦力も低減することができ、当該転写ロール６０等を回転駆動させるための駆動トルクを小さくすることができ、画像形成装置の駆動モーターに脱調等が発生するのを防止することができる。
【００８７】
さらに、このクリーニングブレード８０１ を使用すると、金属製のスクレーパと異なって被クリーニング部材の表面を傷付けることがないので、被クリーニング部材としての転写ロール６０上に作られたテストパッチ２００ の反射濃度の測定が安定するので、安定したプロセスコントロールが実現できる。
【００８８】
図１０はクリーニングブレード８０１ を構成する高硬度ウレタン樹脂層８０１ ａの硬度を変化させた場合に、図１１に示すように、ポリイミド樹脂の表面層を有する転写ロール６０に対する摩擦係数がどのように変化するかを測定した結果を示すグラフである。
【００８９】
この図１０から明らかなように、高硬度ウレタン樹脂層８０１ ａのＪＩＳ−Ａ硬度を９０度以上に設定することによって、摩擦係数を０．５以下にすることができることが判る。
【００９０】
また、図１６は本実施の形態に係る低温（１０℃）における反発弾性率が、２０％のクリーニングブレード８０１ と、従来の低温（１０℃）における反発弾性率が、３２％のクリーニングブレード８０１ とを用いて、クリーニング不良の発生を確認した実験の結果を示すものである。
【００９１】
図１６から明らかなように、本発明者らの研究によれば、低温（１０℃）における反発弾性率が、２５％以下の値である２０％のクリーニングブレード８０１ であれば、従来において、極わずかに発生していたクリーニング不良の発生を防止できることがわかる。
【００９２】
さらに、図１７は本実施の形態に係る高温（２８℃）における反発弾性率が、１５％、２５％、５０％のクリーニングブレード８０１ を用いて、ブレード鳴きの発生状況を確認した実験の結果を示すものである。
【００９３】
図１７から明らかなように、本発明者らの研究によれば、高温（２８℃）における反発弾性率が２５％では、極わずかにブレード鳴きが発生していたものの、反発弾性率が１５％では、ブレード鳴きは発生しておらず、高温（２８℃）における反発弾性率を２０％以下に設定すれば、ブレード鳴きの発生をほぼ抑制することができることがわかる。
【００９４】
また、クリーニングブレードを構成する層の数としては、２層に限らず、３層以上に形成しても勿論よい。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、所謂”球形トナー”を使用した場合でも、良好にクリーニングすることができるのは勿論のこと、クリーニングブレードにブレード鳴きやブレード捲れ等が発生するのを防止することができるとともに、適切な喰い込み量に設定可能で、しかも、被クリーニング部材の駆動トルクが過大となることを防止することができ、低温低湿環境においてクリーニング不良が発生するのを防止することが可能なクリーニング装置を提供することができる。
【００９６】
また、この発明によれば、所謂”球形トナー”を使用した場合でも、良好にクリーニングすることができるのは勿論のこと、クリーニングブレードにブレード鳴きやブレード捲れ等が発生するのを防止することができるとともに、適切な喰い込み量に設定可能で、しかも、被クリーニング部材の駆動トルクが過大となることを防止することができ、高温高湿環境においてブレード鳴きが発生するのを防止することが可能なクリーニング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係るクリーニング装置を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係るクリーニング装置を用いた画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタを示す構成図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係るクリーニング装置を用いた画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタの画像形成部を示す構成図である。
【図４】図４は転写ロールを示す構成図である。
【図５】図５は転写ロール上に形成されたテストパッチを示す模式図である。
【図６】図６は転写ロール上に形成されたテストパッチを示す模式図である。
【図７】図７はこの発明の実施の形態１に係るクリーニング装置を示す構成図である。
【図８】図８は濃度センサを示す構成図である。
【図９】図９は濃度センサを示す構成図である。
【図１０】図１０はクリーニングブレードとポリイミド樹脂の摩擦係数の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１はクリーニングブレードとポリイミド樹脂の摩擦係数の測定状態を示す説明図である。
【図１２】図１２はこの発明の実施の形態２に係るクリーニング装置を示す構成図である。
【図１３】図１３は従来のクリーニング装置を用いた画像形成装置を示す構成図である。
【図１４】図１４は従来のクリーニング装置によって感光体ドラム上の球形トナーをクリーニングした状態を示す模式図である。
【図１５】図１５は実験結果を示す図表である。
【図１６】図１６は実験結果を示す図表である。
【図１７】図１７は実験結果を示す図表である。
【符号の説明】
８０：クリーニング装置、８０１ ：クリーニングブレード、８０１ ａ：高硬度ウレタン樹脂からなる層、８０１ ｂ：低硬度ウレタン樹脂からなる層。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine using the electrophotographic method.
[0002]
[Patent Document 1] JP-A-2002-182497
[Patent Document 2] JP-A-2001-343874
[0003]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine using the above-described electrophotographic method, there is, for example, one configured as shown in FIG. In this image forming apparatus, as shown in FIG. 13, the photosensitive drum 1000 is driven to rotate at a predetermined surface speed (for example, about 100 mm / sec) in the direction of the arrow, and the surface of the photosensitive drum 1000 is charged. After being charged to a predetermined potential of about -300 V by the device 1001, the surface of the photoreceptor drum 1000 is subjected to image exposure by the exposure device 1002, and the exposed portion is discharged, and the electrostatic latent image corresponding to the image information is removed. An image is formed. The electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 1000 is developed in a state where the potential of the image portion is at a level of −30 V or less and a developing bias of about −150 V is applied by the developing device 1003. On the surface of the drum 1000, a negative polarity toner image is formed. The developed toner image is transferred onto a transfer material 1005 conveyed while being held between the rotating transfer roll 1004 and the nip portion of the photosensitive drum 1000. At this time, a potential of about 1000 V to 4000 V is applied to the transfer roll 1004. The transfer material 1005 to which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing device (not shown), and the toner image is fixed on the transfer material by heat and pressure by the fixing device.
[0004]
The toner that has not been transferred onto the transfer material 1005 remains on the photosensitive drum 1000 after the transfer. The residual toner reaches the cleaning edge of the cleaning blade 1006 that comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1000, and is scraped off from the surface of the photosensitive drum 1000 by the cleaning blade 1006. Then, the toner scraped off by the cleaning blade 1006 is collected and stored in a collection box 1007.
[0005]
Thereafter, the surface of the clean photosensitive drum 1000 cleaned by the cleaning blade 1006 reaches the charging device 1001 as it rotates, and the above-described series of operations is repeated.
[0006]
However, in the case of the conventional image forming apparatus described above, a single-color image formation has been described. However, transfer from a photosensitive drum to a transfer material, from a photosensitive drum to an intermediate transfer member, and further from an intermediate transfer member to a transfer material, etc. In order to improve the quality of a color image by improving the performance, the number of models using a so-called “spherical toner”, which is a substantially spherical toner, is increasing.
[0007]
As the "spherical toner", for example, using a scanning electron microscope FE-SEM (S = 800) manufactured by Hitachi, Ltd., 100 toner images magnified 500 times are randomly sampled, The image information is introduced into, for example, an image analyzer manufactured by Nicole via an interface, the toner shape is analyzed, and the shape factor value SP1 defined as a value calculated by the following equation is a value of 100 to 140. , A substantially spherical toner having the following.
SP1 = ｛(π / 4) × (absolute maximum length of toner particles)2/ (Projection of toner particles Shadow area) x 100
[0008]
Incidentally, the shape of the toner produced by the usual kneading and pulverizing method is indefinite, and SP1 is about 140 to 160.
[0009]
When such a spherical toner is used, there is a problem that when the residual toner remaining after the transfer reaches the cleaning blade portion, in the case of a normal urethane blade, cleaning failure occurs.
[0010]
As shown in FIG. 14, the edge portion of the cleaning blade 1006 at the time of cleaning is elastically deformed toward the downstream side in the rotation direction of the photosensitive drum 1000 due to the frictional force with the surface of the photosensitive drum 1000. . At this time, in the cleaning blade 1006, as shown by a black circle in the figure, when the spherical toner enters the wedge-shaped gap of the cleaning edge, a force is applied in the direction of the arrow to push up the blade edge, and the toner is removed by the cleaning edge. Slip through.
[0011]
As described above, the toner that has passed through the edge of the cleaning blade 1006 enters the charging device 1001 as it is, so that the surface of the charging roll used as the charging device 1001 is stained and formed on the surface of the photosensitive drum 1000. This causes a problem that the generated electrostatic latent image is disturbed and causes image quality trouble.
[0012]
In order to prevent this, it is possible to remove spherical toner by using a high repulsion urethane blade as a material of the cleaning blade 1006 and preventing a wedge-shaped gap from being generated at the cleaning edge. Become. The rebound resilience of the material used for this type of urethane blade is generally set at 65% or more.
[0013]
However, when a urethane blade having such high rebound resilience is used, the vibration at the cleaning edge increases, and a vibration sound is generated from the blade edge, a so-called "blade squeal" phenomenon, or a so-called "blade edge turning". In addition to the case where "blade curling" may occur, the photoreceptor drum may be abraded more, which is not preferable.
[0014]
Therefore, as a technique capable of solving such a problem, as disclosed in JP-A-2002-182497 and JP-A-2001-343874, a photosensitive drum as an image carrier using a scraper is disclosed. Although a method of scraping the residual toner above has already been proposed, when a scraper is used, the surface of the photosensitive drum may be scraped by the scraper, and the life of the photosensitive drum becomes unnecessary. There is a new problem that the length is shortened and image quality deteriorates.
[0015]
Further, in the blade cleaning device of the type disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-343874, only the edge of the cleaning blade has high hardness. Has become. At this time, even if the edge of the cleaning blade is made high in hardness and the friction coefficient between the cleaning surface and the edge of the cleaning blade can be reduced, the mobility of the free length portion is maintained by the urethane blade other than the edge. Therefore, there is a problem that the vibration of the edge becomes large and the blade squeal and the blade turn-up easily occur.
[0016]
Further, when the entire cleaning blade is made to have a high hardness, the pressing force against the photosensitive drum becomes large, and there is a problem that a settable biting amount is too small to be used. . At the same time, if the entire cleaning blade has a high hardness, the frictional force against the photosensitive drum also increases, so that the driving torque for rotating the photosensitive drum becomes excessive, and in some cases, the drive motor of the image forming apparatus is disconnected. There is a problem that it may be adjusted.
[0017]
Therefore, the present applicant has solved the above-mentioned problems, and even when using a so-called "spherical toner", not only can the cleaning be performed well, but also the cleaning blade has blade squeal and blade turnover. A cleaning device and an image forming apparatus using the cleaning device, which can prevent the cleaning torque from being applied and can set an appropriate biting amount and can prevent the driving torque of the member to be cleaned from being excessively large. (Japanese Patent Application No. 2002-347829).
[0018]
The cleaning device according to Japanese Patent Application No. 2002-347829 is a cleaning device that removes deposits attached to the surface of a member to be cleaned by a cleaning blade, wherein the cleaning blade includes a plurality of materials having different characteristics along a thickness direction. The material constituting the layer on the cleaning edge side that comes into contact with the member to be cleaned of the cleaning blade is made of a high-hardness urethane resin.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique has the following problems. That is, in the case of the cleaning device according to Japanese Patent Application No. 2002-347829, the cleaning blade is formed by laminating a plurality of layers of materials having different characteristics along the thickness direction, and contacts the member to be cleaned of the cleaning blade. Although the material constituting the layer on the cleaning edge side is made of a high-hardness urethane resin, in a low-temperature and low-humidity environment (10 ° C./15% RH), very slight cleaning failure occurs. Further, the present inventors have found that there is a problem that blade squealing slightly occurs in a high temperature and high humidity environment (28 ° C./85% RH).
[0020]
More specifically, in the case of the cleaning device according to Japanese Patent Application No. 2002-347829, as shown in FIG. 13, when the toner scraped off by the cleaning blade 1006 fills the collection box 1007, the cleaning blade 1006 Is curved by the pressure of the collected toner, the contact angle of the cleaning blade 1006 becomes small, and the cleaning blade 1006 has a problem that a very poor cleaning occurs in a low temperature and low humidity environment (10 ° C./15% RH). I understood.
[0021]
Further, in the case of the cleaning device according to Japanese Patent Application No. 2002-347829, a low-rebound resilience urethane resin laminated on the back side of a high-hardness urethane resin is used in a high-temperature, high-humidity environment (28 ° C./85% RH). It was found that there was a problem that blade squealing occurred because fine vibrations generated during cleaning could not be attenuated.
[0022]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to enable good cleaning even when a so-called "spherical toner" is used. Needless to say, it is possible to prevent blade squeal and blade turn-up from occurring on the cleaning blade, and it is possible to set an appropriate bite amount, and also to prevent excessive driving torque of the member to be cleaned. It is an object of the present invention to provide a cleaning device capable of preventing poor cleaning in a low-temperature and low-humidity environment.
[0023]
Another object of the present invention is that, even when a so-called "spherical toner" is used, not only can the cleaning be performed well, but also the cleaning blade may be squeaked or turned up. Can be set to an appropriate bite amount, and the driving torque of the member to be cleaned can be prevented from becoming excessive, and the occurrence of blade squeal in a high-temperature and high-humidity environment can be prevented. It is an object of the present invention to provide a cleaning device capable of preventing such a problem.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a cleaning device for removing a substance attached to the surface of a member to be cleaned by a cleaning blade, wherein the cleaning blade has a characteristic along a thickness direction. Different materials are laminated in a plurality of layers, and a material constituting a layer on the cleaning edge side in contact with a member to be cleaned of the cleaning blade is made of a high-hardness urethane resin, and repulsion of the high-hardness urethane resin is performed. A cleaning device having an elastic modulus of 25% or less in a low temperature (10 ° C.) environment.
[0025]
According to a second aspect of the present invention, in the cleaning device according to the first aspect, all the materials having different characteristics constituting the cleaning blade in a plurality of layers are made of urethane resins having different characteristics. Cleaning device.
[0026]
Furthermore, the invention described in claim 3 is the cleaning device according to claim 1 or 2, wherein the JIS-A hardness of the high hardness urethane resin on the cleaning edge side is 90 degrees or more. Cleaning device.
[0027]
According to a fourth aspect of the present invention, in the cleaning apparatus according to any one of the first to third aspects, a urethane resin having low rebound resilience is used on a side opposite to the cleaning edge. Device.
[0028]
Further, the invention according to claim 5 is characterized in that, in the cleaning device according to claim 4, the rebound resilience of the low resilience urethane resin is 20% or less in a high temperature (28 ° C.) environment. Cleaning device.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0030]
Embodiment 1
[0031]
FIGS. 2 and 3 show a tandem-type full-color printer as an image forming apparatus to which the cleaning device according to the first embodiment of the present invention is applied. In addition, the arrow in FIG. 3 has shown the rotation direction of each rotating member.
[0032]
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the full-color printer 01 has photosensitive drums (image carriers) 11, 12, and 13 for yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). And image forming units 1, 2, 3, 4 having primary charge 13, 14, and primary charging charging rolls (contact type charging devices) 21, 22, 23, 24 contacting these photosensitive drums 11, 12, 13, 14. A laser optical unit 03 (exposure device) shown in FIG. 2 for irradiating laser light 31, 32, 33, 34 of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K); Developing devices 41, 42, 43, 44 and a first primary intermediate transfer drum (intermediate) which contacts two of the four photosensitive drums 11, 12, 13, 14; A second primary intermediate transfer drum (intermediate transfer member) 52 that contacts the photoreceptor 51 and the other two photosensitive drums 13 and 14, and contacts the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52. The secondary intermediate transfer drum (intermediate transfer body) 53 and a transfer roll (transfer member) 60 that comes into contact with the secondary intermediate transfer drum 53 constitute a main part thereof.
[0033]
As shown in FIG. 3, the photoconductor drums 11, 12, 13, and 14 are arranged at regular intervals so as to have a common tangent plane M. In addition, the first primary intermediate transfer drum 51 and the second primary intermediate transfer drum 52 have surfaces whose rotation axes are parallel to the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 and whose predetermined target surface is a boundary. They are arranged in a symmetrical relationship. Further, the secondary intermediate transfer drum 53 is disposed so that the rotation axis is parallel to the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14.
[0034]
A signal corresponding to the image information for each color is rasterized by an image processing unit (not shown) and input to the laser optical unit 03 shown in FIG. In the laser optical unit 03, laser beams 31, 32, 33, and 34 of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are modulated, and the photosensitive drum 11 of a corresponding color is modulated. , 12, 13, and 14 are irradiated.
[0035]
Around each of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14, an image forming process for each color is performed by a known electrophotographic method. First, as the photoreceptor drums 11, 12, 13, and 14, for example, photoreceptor drums (image carriers) using an OPC photoreceptor having a diameter of 20 mm are used, and these photoreceptor drums 11, 12, 13, and 14 are used. 14 is driven to rotate at a rotation speed of, for example, 95 mm / sec. As shown in FIG. 3, the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 are applied to charging rolls 21, 22, 23, and 24 as contact-type charging devices by applying a DC voltage of about -840V. , For example, about -300V. The contact-type charging device includes a roll-type charging device, a film-type charging device, and a brush-type charging device, but any type may be used. In this embodiment, a charging roll generally used in an electrophotographic apparatus in recent years is employed. Further, in this embodiment, in order to charge the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14, a charging method of applying only DC is used, but a charging method of applying AC + DC may be used.
[0036]
Thereafter, the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 correspond to the colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) by a laser optical unit 03 as an exposure device. The laser beams 31, 32, 33, and 34 are applied to form an electrostatic latent image corresponding to the input image information for each color. When the electrostatic latent image is written by the laser optical unit, the surface potential of the image exposure portion of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 is removed to about -60 V or less.
[0037]
The electrostatic latent images corresponding to the colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) formed on the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 correspond to the corresponding ones. Of the yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) on the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14, respectively. It is visualized as a toner image.
[0038]
In this embodiment, a magnetic brush contact type two-component developing system is employed as the developing devices 41, 42, 43, and 44. However, the scope of the present invention is not limited to this developing system. Of course, the present invention can be sufficiently applied to other developing systems such as a one-component developing system and a non-contact developing system.
[0039]
The developing devices 41, 42, 43, and 44 are filled with yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toners of different colors and a developer composed of a carrier. I have. When toner is supplied from the toner cartridges 04Y, 04M, 04C, and 04K shown in FIG. 2, the supplied toner is sufficiently stirred with the carrier by the auger 404. And is triboelectrically charged. Inside the developing roll 401, a magnet roll (not shown) having a plurality of magnetic poles arranged at a predetermined angle is arranged in a fixed state. The amount of the developer conveyed to the vicinity of the surface of the developing roll 401 by the paddle 403 that conveys the developer to the developing roll 401 is regulated by the developer amount regulating member 402 to the amount conveyed to the developing section. In this embodiment, the amount of the developer is 30 to 50 g / m 2.2Further, at this time, the charge amount of the toner present on the developing roll 401 is about -20 to 35 μC / g.
[0040]
The toner used in the developing devices 41, 42, 43, and 44 has a shape factor SP1 defined by the following equation of 100 to 140, for example, about SP1 = 130, and has an average particle diameter of 3 μm to 10 μm. A so-called "spherical toner" is used.
SP1 = ｛(π / 4) × (absolute maximum length of toner particles)2/ (Projection of toner particles Shadow area) x 100
[0041]
The toner supplied onto the developing roll 401 is in the form of a magnetic brush composed of a carrier and toner due to the magnetic force of the magnet roll, and the magnetic brush comes into contact with the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14. ing. An AC + DC developing bias voltage is applied to the developing roll 401 to develop the toner on the developing roll 401 into an electrostatic latent image formed on the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14, thereby forming a toner image. It is formed. In this embodiment, the developing bias voltage is AC at 4 kHz and 1.5 kVpp, and DC is about -230 V.
[0042]
Next, the yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images formed on the photoconductor drums 11, 12, 13, and 14 are formed as first primary toner images. Secondary transfer is electrostatically performed on the intermediate transfer drum 51 and the second primary intermediate transfer drum 52. The yellow (Y) and magenta (M) toner images formed on the photoconductor drums 11 and 12 are formed on the first primary intermediate transfer drum 51 by cyan (C) formed on the photoconductor drums 13 and 14. The toner images of C) and black (K) are transferred onto the second primary intermediate transfer drum 52, respectively. Therefore, on the first primary intermediate transfer drum 51, the monochrome image transferred from either of the photosensitive drums 11 and 12 and the two-color toner image transferred from both of the photosensitive drums 11 and 12 are superimposed. A double-color image is formed. Also, on the second primary intermediate transfer drum 52, similar single-color images and double-color images are formed from the photosensitive drums 13 and 14.
[0043]
The surface potential required for electrostatically transferring the toner image from the photosensitive drums 11, 12, 13, 14 onto the first and second primary intermediate transfer drums 51, 52 is about +250 to 500V. is there. The surface potential is set to an optimum value depending on the charged state of the toner, the ambient temperature, and the humidity. The ambient temperature and humidity can be easily known by detecting the resistance value of a member having a characteristic in which the resistance value changes depending on the ambient temperature and humidity. As described above, when the charge amount of the toner is in the range of −20 to 35 μC / g and in a normal temperature and normal humidity environment, the surface potential of the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 becomes , + 380V is desirable.
[0044]
The first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 used in this embodiment have, for example, an outer diameter of 42 mm and a resistance value of 10 mm.8It is set to about Ω. Each of the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 is a single-layer or multiple-layer cylindrical rotating body having a flexible or elastic surface, and is generally made of Fe, Al, or the like. A low-resistance elastic rubber layer (R = 10) typified by conductive silicone rubber or the like is formed on a metal pipe as a metal core.2-103Ω) is provided in a thickness of about 0.1 to 10 mm. Further, the outermost surfaces of the first and second intermediate transfer drums 51 and 52 are typically coated with a high release layer (R = 10 μm) having a thickness of 3 to 100 μm made of fluororubber in which fine particles of fluororesin are dispersed.5-109Ω) and adhered with a silane coupling agent-based adhesive (primer). What is important here is the resistance value and the surface releasability, and the resistance value of the high release layer is R = 105-109The material is not particularly limited as long as it is about Ω and has high releasability.
[0045]
The single-color or double-color toner images formed on the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 in this manner are electrostatically secondary-transferred onto the secondary intermediate transfer drum 53. Accordingly, on the secondary intermediate transfer drum 53, a final toner image from a single color image to a quadruple color image of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is formed. Will be.
[0046]
The surface potential required for electrostatically transferring the toner images from the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 onto the secondary intermediate transfer drum 53 is approximately +600 to 1200V. The surface potential is the same as when the toner is transferred from the photoconductor drums 11, 12, 13, and 14 to the first primary intermediate transfer drum 51 and the second primary intermediate transfer drum 52. Will be set to the optimum value. Further, since what is necessary for the transfer is the potential difference between the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 and the secondary intermediate transfer drum 53, the potential difference between the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 It is necessary to set a value corresponding to the surface potential. As described above, the charge amount of the toner is in the range of −20 to 35 μC / g, and the surface potential of the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 is about +380 V in a normal temperature and normal humidity environment. In this case, the surface potential of the secondary intermediate transfer drum 53 is about +880 V, that is, the potential difference between the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 and the secondary intermediate transfer drum 53 is about +500 V. It is desirable to set.
[0047]
The secondary intermediate transfer drum 53 used in this embodiment has, for example, an outer diameter of 42 mm, which is the same as the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52, and a resistance value of 10 mm.11It is set to about Ω. Similarly to the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52, the secondary intermediate transfer drum 53 is a cylindrical rotating body having a single-layer or multiple-layer surface with a flexible or elastic surface. Generally, a low resistance elastic rubber layer (R = 10) represented by conductive silicone rubber or the like is formed on a metal pipe as a metal core made of Fe, Al, or the like.2-103Ω) is provided in a thickness of about 0.1 to 10 mm. Further, the outermost surface of the secondary intermediate transfer drum 53 is typically formed as a high release layer having a thickness of 3 to 100 μm with a fluororubber in which fine fluororesin particles are dispersed, and a silane coupling agent-based adhesive. (Primer). Here, the resistance value of the secondary intermediate transfer drum 53 needs to be set higher than that of the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52. Otherwise, the secondary intermediate transfer drum 53 charges the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52, and it is difficult to control the surface potential of the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52. Become. The material is not particularly limited as long as it satisfies such conditions.
[0048]
Next, the final toner image from the single-color image to the quadruple-color image formed on the secondary intermediate transfer drum 53 is tertiarily transferred onto the transfer paper P passing through the paper transport path by the final transfer roll 60. Is done. The transfer paper P passes through a registration roll pair 90 through a paper feeding process as shown in FIG. 3 and is fed into the nip between the secondary intermediate transfer drum 53 and the transfer roll 60. After the final transfer step, the final toner image formed on the transfer paper P is fixed by heat and pressure by the fixing device 70, and a series of image forming processes is completed.
[0049]
The transfer roll 60 has, for example, an outer diameter of 20 mm and a resistance value of 10 mm.8It is set to about Ω. As shown in FIG. 4, the transfer roll 60 is provided with a semiconductive coating layer 62 made of urethane rubber or the like on a metal shaft 61, and a polyimide resin or a polyetherimide resin is formed on the coating layer 62. It is constituted by covering a tube 63 having a surface microhardness of not less than the required value. Specifically, a tube made of a polyimide resin or a polyetherimide resin is used as the tube 63. The optimum value of the voltage applied to the transfer roll 60 varies depending on the ambient temperature, humidity, the type of paper (resistance value, etc.), and is generally about +1200 to 5000 V. In this embodiment, a constant current method is adopted, and a current of about +6 μA is applied in a normal temperature and normal humidity environment to obtain a substantially proper transfer voltage (+1600 to 2000 V).
[0050]
In these series of transfer steps, when the toner image passes through the transfer site in each transfer step, a part of the positive toner in the (-) charged image has a reverse polarity due to Paschen discharge or charge injection. +) May become charged toner. The (+) charged toner flows back to the upstream side without being transferred to the next process, so that it adheres and accumulates on the charging devices 21, 22, 23, and 24 having the highest negative potential. The portions of the charging devices 21, 22, 23, and 24 to which toner adheres are activated by discharging, and the surface potential of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 tends to increase. The surface potentials of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 are uneven at portions where toner is little attached and portions where toner is not attached. When the surface potentials of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 become uneven, an image is uniformly exposed on the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 in order to form an electrostatic latent image. Also, since the latent image potential becomes uneven and the development amount becomes different, the density unevenness becomes conspicuous especially when a halftone image is to be developed.
[0051]
Therefore, in order to prevent the occurrence of density unevenness due to the toner adhered to the charging devices 21, 22, 23, and 24, in the present embodiment, for example, before the printing operation, after the printing operation, every predetermined number of continuous printings, and the like. The following cleaning operation is performed at a predetermined timing.
[0052]
The final transfer to the charging devices 21, 22, 23, 24, the photosensitive drums 11, 12, 13, 14, the first and second primary intermediate transfer drums 51, 52, the secondary intermediate transfer drum 53, and the final transfer roll 60 By applying a voltage with a potential gradient in order so that the roll 60 has the highest negative potential, during the printing operation, the reverse polarity of the opposite polarity which is deposited and deposited on the charging devices 21, 22, 23, 24 during the printing operation. +) The charged toner is sequentially transferred and moved to the final transfer roll 60, and is collected by a cleaning device 80 including a final cleaning member 801 such as a blade provided in contact with the final transfer roll 60.
[0053]
In this embodiment, the surface potential of the charging devices 21, 22, 23, and 24 is 0 V, the surface potential of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 is -300 V, and the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52, the surface potential of the secondary intermediate transfer drum 53 is set to -1300 V, and the surface potential of the final transfer roll 60 is set to -2000 V. This potential gradient is obtained by supplying a voltage to the metal part (shaft, pipe) of each member. For example, the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 or the secondary intermediate transfer drum 53 are used. If a desired surface potential can be obtained depending on the relationship between the resistance values of these members by electrically floating them, such a method may be adopted. In such a minus application cleaning mode, that is, a reverse polarity (+) charged toner recovery mode, it is possible to prevent the occurrence of density unevenness due to the toner attached to the charging devices 21, 22, 23, and 24.
[0054]
The above is the image forming process in the full-color printer configured as described above. In the xerography method and the like, since static electricity is used, the image density is liable to fluctuate due to environmental changes and aging. For this reason, it is desirable to control the process in response to environmental fluctuations and changes over time.
[0055]
One method is to form a test toner patch on the surface of an image density detection medium, such as a photoreceptor, an intermediate transfer body, or a transfer roll or transfer belt on paper, and detect the density with an optical density sensor. And there is a way to control.
[0056]
In this embodiment, on the image density detection medium such as the transfer roll 60 and the secondary intermediate transfer drum 53, the toner image (for image density control) is shifted to the same position in the axial direction and shifted in the process direction. Hereafter, by forming a “test patch”), one optical density detecting unit can detect a test patch of each color.
[0057]
In order to detect a test patch on the photoconductor drums 11, 12, 13, and 14, each photoconductor drum 11, 12, 13, 14 requires four optical density detection units. On the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52, two optical density detecting means may be used. If it is on the secondary intermediate transfer drum 53 or on the transfer roll 60, one optical density detecting means may be used. Further, in the case where the image density is controlled by the test patch, the downstream process is preferable because the condition is closer to the paper. That is, the secondary intermediate transfer drum 53, more preferably, the final transfer roll 60 is preferably used as an image density detection medium for detecting the density of the test patch.
[0058]
In this embodiment, the test patch is transferred onto the transfer roll 60, and the density of the test patch transferred onto the final transfer roll 60 is detected by an optical density sensor.
[0059]
In the test patch, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black are used in the non-image area, at the timing when an image is not formed, and under the same charging, exposure, development, and transfer conditions as during image formation. For each of the colors (K), test patches 200 having an image density of 40% or another image density of 12 × 12 mm are formed on the final transfer roll 60 at an interval of 3 mm as shown in FIGS. It has become.
[0060]
As shown in FIG. 7, the optical density sensor 100 is disposed at a central portion in the axial direction of the transfer roll 60 so as to be located on an extension in the radial direction on the outer periphery of the transfer roll 60. The optical density sensor 100 is fixedly mounted in the holder 101. Further, a cleaning device 80 having a cleaning blade 801 is provided below the transfer roll 60. In FIG. 7, reference numeral 802 denotes a toner collection box, 803 denotes a support frame of the final transfer roll 60, 804 denotes a static eliminator provided on the support frame 803, and 805 denotes a bias plate.
[0061]
As shown in FIG. 8, the optical density sensor 100 is a specular reflection type sensor for detecting specular reflection light, and is inclined by a predetermined incident angle φ with respect to the detection position on the surface of the transfer roll 60. A light emitting element 102 composed of an LED or the like arranged in a predetermined position, and a light emitting element 102 irradiates a detection position on the surface of the final transfer roll 60 and detects the specular reflected light reflected regularly from the detection position. A light receiving element 103 composed of a phototransistor or the like arranged at an angle of reflection equal to the predetermined incident angle with respect to the detection position on the surface.
[0062]
As shown in FIG. 9, a diffuse reflection type sensor for detecting diffused light may be used as the optical density sensor 100. Further, both a specular reflection type sensor and a diffuse reflection type sensor may be used. In this case, the detection accuracy of the toner density can be further improved by detecting the toner density based on both the specular reflection component and the scattered light component.
[0063]
By the way, the cleaning device according to this embodiment is a cleaning device that removes a substance attached to the surface of the member to be cleaned by a cleaning blade, wherein the cleaning blade removes a plurality of materials having different characteristics along a thickness direction. The material constituting the layer on the cleaning edge side in contact with the member to be cleaned of the cleaning blade is formed of a high-hardness urethane resin, and the resilience of the high-hardness urethane resin is low ( (10 ° C.) in an environment.
[0064]
Further, in this embodiment, materials having different characteristics constituting the cleaning blade in a plurality of layers are all made of urethane resins having different characteristics.
[0065]
Further, in this embodiment, the high-hardness urethane resin on the cleaning edge side has a JIS-A hardness of 90 degrees or more.
[0066]
In this embodiment, a low rebound resilience urethane resin is used on the side opposite to the cleaning edge.
[0067]
Further, in this embodiment, the low resilience urethane resin is configured to have a rebound resilience of 20% or less in a high temperature (28 ° C.) environment.
[0068]
That is, as shown in FIG. 7, the cleaning device 80 according to the first embodiment cleans residual toner, paper dust, or adhered substances such as the test patch 200 adhered to the surface of the transfer roll 60 as a member to be cleaned. It is configured to be removed by a blade 801. As shown in FIGS. 1 and 7, the cleaning blade 801 is attached to the holder plate 806 by means such as adhesion or screwing, and a predetermined bite is formed on the surface of the transfer roll 60 as a member to be cleaned. It is arranged so as to make contact at the insertion amount and the contact angle.
[0069]
As shown in FIG. 1, the cleaning blade 801 is formed by laminating materials having different characteristics along a thickness direction into a plurality of layers (two layers in the illustrated example). In this embodiment, urethane resins having different characteristics are used as materials having different characteristics. More specifically, the cleaning blade 801 is configured so that the material constituting the cleaning edge side layer 801a that contacts the transfer roll 60 of the cleaning blade 801 is made of a high-hardness urethane resin. A material layer 801b made of a low-hardness urethane resin is laminated on the back surface side of the material layer 801a made of a high-hardness urethane resin.
[0070]
The cleaning blade 801 has, for example, a total length of 10.5 mm, a free length A of 7.5 mm, a thickness of 1.8 mm (a thickness B of the high-hardness material layer 801 a of 0.3 mm, a low-hardness material The thickness C of the layer 801b is set to 1.5 mm), the contact angle is set to 30 °, the bite amount is set to 0.8 mm, and the contact pressure is set to 3.5 gf / mm. Among the material layers forming the cleaning blade 801, urethane resin having a JIS-A hardness of 90 degrees or more is preferably used as a material forming the high-hardness material layer 801 a at a low temperature ( In an environment of 10 ° C.), a urethane resin having a rebound resilience of 25% or less is used. In this embodiment, the material constituting the high-hardness material layer 801a is, for example, 90 degrees (Hs) in JIS-A hardness, and further has a rebound resilience of 21% at normal temperature of 23 ° C. (10 ° C.) 18% urethane resin is used. In addition, since high hardness urethane resin generally has a large compression set, in order to press a cleaning edge made of a high hardness material against a member to be cleaned with a stable pressing force, it is necessary to use a high hardness material that forms the cleaning edge. It is preferable to adopt a structure of at least two layers in which a layer 801b made of a low-hardness material is laminated on the back surface of the layer 801a made of. Here, the material forming the low hardness material layer 801b is, for example, urethane having a hardness of 80 degrees or less in JIS-A hardness and a rebound resilience of 20% or less at a high temperature (28 ° C.). Examples thereof include resins. In this embodiment, for example, a urethane resin having a JIS-A hardness of 77 degrees (Hs) and a rebound resilience of 47% under the condition of a normal temperature of 23 ° C. is used.
[0071]
The high-hardness material layer 801a and the low-hardness material layer 801b constituting the cleaning blade 801 are formed, for example, by centrifuging the material forming any of the layers before forming the cleaning blade 801 by a centrifugal molding machine. After molding, the material forming the other layer is centrifugally molded thereon, so that each layer can be subjected to centrifugal molding in a state of being tightly laminated to a predetermined thickness. Then, it is possible to manufacture the cleaning blade 801 by cutting the material constituting the centrifugally formed cleaning blade 801 into a predetermined shape.
[0072]
Further, as the cleaning blade 801 for preventing blade squeal, the material constituting the low-hardness material layer 801b is, for example, 74 degrees (Hs) in JIS-A hardness and a rebound resilience at room temperature of 23 ° C. A 13% urethane resin is used at a high temperature of 28 ° C. and a 15% urethane resin is used at a high temperature of 28 ° C. The material constituting the low-hardness material layer 801b has a higher rebound resilience at a high temperature of 28 ° C. than at a normal temperature of 23 ° C.
[0073]
Here, the JIS-A hardness of the material constituting the cleaning blade 801 was measured by an analog hardness meter A manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd. The rebound resilience of the material constituting the cleaning blade 801 was measured by a method standardized in JIS K6255.
[0074]
The cleaning blade 801 according to this embodiment is formed by laminating materials having different characteristics along a thickness direction into a plurality of layers, and forms a layer on the cleaning edge side of the cleaning blade 801 that contacts a member to be cleaned. The material to be formed is composed of a high-hardness urethane resin, but the thickness of the high-hardness material layer 801a and the thickness of the low-hardness material layer 801b laminated on the back surface thereof are also important. Factor.
[0075]
The inventor of the present invention varied the thicknesses of the layer 801a made of a high-hardness material and the layer 801b made of a low-hardness material to change the pressing force and torque on the member to be cleaned, and the set value of the bite amount. And so on. As a result, as shown in FIG. 15, when the ratio of the thickness of the high-hardness material layer 801a exceeds 0.25 (１ ／), when the entire thickness is large (about 2 mm), the usable bite can be used. The amount is about 0.2 mm, which causes a problem in mass productivity. When the overall thickness is small (about 1 mm), the pressing force is too small, and the actually usable bite amount must be 0.2 mm or more. In this case, there is a risk that the member to be cleaned having a curvature may be in a belly contact state. When the belly hit state occurs, paper dust or the like easily becomes entangled with the edge, so that cleaning failure due to the paper dust is likely to occur.
[0076]
Therefore, as the cleaning blade 801, one in which the thickness of the layer 801 a made of a high-hardness material is set to about １ ／ or less of the total thickness of the cleaning blade 801 is preferably used. Incidentally, in FIG. 15, the free length of the cleaning blade is set to 7.5 mm. The thickness of the layer 801a made of the high-hardness material is set to, for example, 0.3 mm. However, if there is no restriction on mass production, the thickness of the layer 801a made of the high-hardness material is 0.3 mm or less. Is desirable. Further, the thickness of the low-hardness material layer 801b occupying the other part of the cleaning blade 801 is more than three times the thickness of the high-hardness material layer 801a in order to obtain a stable pressing force of the cleaning blade 801. Desirably. Therefore, the thickness of the low hardness material layer 801b is desirably 0.9 mm or more, assuming that the thickness of the high hardness material layer 801a is 0.3 mm.
[0077]
According to the study by the present inventors, when the thickness of the layer made of the high-hardness material is set to 0.3 mm, as shown in FIG. It has been found that setting to 7 mm is most desirable. Accordingly, in terms of mass production, a cleaning blade 801 having a thickness of about 2.0 mm in which both thicknesses are combined is used.
[0078]
Note that, in order to bond the layer made of the high hardness material and the layer made of the low hardness material, an adhesive layer may be provided between the two layers.
[0079]
In the above configuration, in the case of the cleaning device according to the present embodiment, the cleaning blade can be cleaned well, even if so-called "spherical toner" is used, as follows. In addition to preventing blade squeal and blade turnover, it is possible to set an appropriate bite amount and prevent excessive drive torque of the member to be cleaned. ing.
[0080]
That is, in the case of a full-color printer to which the cleaning device 80 according to the first embodiment is applied, the toner images from the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 to the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 are provided. Or the transferability from the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 to the secondary intermediate transfer drum 53, and the transferability from the secondary intermediate transfer drum 53 to the transfer paper P are improved. Therefore, as described above, a so-called “spherical toner” having a shape factor MLS2 of 100 to 140 is used.
[0081]
On the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14, toner images of respective colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are formed in accordance with image information. The yellow (Y) and magenta (M) toner images are transferred onto the first primary intermediate transfer drum 51, and the cyan (C) and black (K) toner images are transferred to the second primary intermediate transfer drum 51. The image is transferred onto the transfer drum 52. The yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images transferred to the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 are subjected to secondary intermediate transfer. After being transferred onto the drum 53 in a multiplex manner, the toner image is collectively transferred from the secondary intermediate transfer drum 53 to the transfer sheet P and is fixed on the transfer sheet P to form a color image.
[0082]
At this time, the transferability of the toner image can be improved by using "spherical toner" as the toner for forming the toner image as described above, and the photosensitive drums 11, 12, 13, 14, 14, the first and second photosensitive drums can be used. , The amount of toner remaining on the primary intermediate transfer drums 51 and 52 and the secondary intermediate transfer drum 53 can be greatly reduced as compared with the related art.
[0083]
Even if a small amount of toner remains on the photosensitive drums 11, 12, 13, 14, or the first and second primary intermediate transfer drums 51, 52 or the secondary intermediate transfer drum 53, As described above, in the cleaning mode, the potential gradient is set for each of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14, the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52, and the secondary intermediate transfer drum 53. The toner remaining on the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, 14, and the first and second primary intermediate transfer drums 51, 52, and further, the secondary intermediate transfer drum 53 is finally transferred onto the transfer roll 60. The remaining toner collected on the transfer roll 60 is removed by the cleaning blade 801 of the cleaning device 80, and is collected in a collection box. It is possible to yield.
[0084]
By the way, the cleaning blade 801 is configured such that the material on the cleaning edge side of the cleaning blade 801 that contacts the transfer roll 60 is made of a high-hardness urethane resin. The layer 801a can prevent generation of a wedge-shaped gap in the cleaning edge, and can effectively remove spherical toner.
[0085]
However, when the entire cleaning blade 801 is made of a high-hardness urethane resin, the pressing force against the transfer roll 60 becomes large, and the biting amount cannot be set small. Not only is it impossible, but also the frictional force with respect to the transfer roll 60 is increased, so that the driving torque for rotationally driving the transfer roll 60 and the like becomes excessively large, and in some cases, the drive motor of the image forming apparatus loses synchronism. .
[0086]
On the other hand, in the cleaning blade 801 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the low-hardness material layer 801 b is laminated on the back surface side of the high-hardness urethane resin layer 801 a. The pressing force of the cleaning blade 801 against the transfer roll 60 can be set appropriately, the biting amount can be increased to some extent, and the frictional force on the transfer roll 60 can be reduced. It is possible to reduce the driving torque for rotationally driving the image forming apparatus, and to prevent the stepping-out of the driving motor of the image forming apparatus from occurring.
[0087]
Further, when the cleaning blade 801 is used, unlike the metal scraper, the surface of the member to be cleaned is not damaged, so that the reflection density of the test patch 200 formed on the transfer roll 60 as the member to be cleaned is measured. Is stable, so that stable process control can be realized.
[0088]
FIG. 10 shows how the coefficient of friction changes with respect to the transfer roll 60 having the polyimide resin surface layer as shown in FIG. 11 when the hardness of the high hardness urethane resin layer 801a constituting the cleaning blade 801 is changed. It is a graph which shows the result of having measured.
[0089]
As is apparent from FIG. 10, the friction coefficient can be reduced to 0.5 or less by setting the JIS-A hardness of the high-hardness urethane resin layer 801a to 90 degrees or more.
[0090]
FIG. 16 shows a cleaning blade 801 having a rebound resilience at a low temperature (10 ° C.) of 20% and a conventional cleaning blade 801 having a rebound resilience at a low temperature (10 ° C.) of 32%. 5 shows the results of an experiment in which the occurrence of cleaning failure was confirmed using.
[0091]
As is apparent from FIG. 16, according to the study of the present inventors, if the rebound resilience at a low temperature (10 ° C.) is 20%, which is a value of 25% or less, the conventional cleaning blade 801 has an extremely low resilience. It can be seen that the occurrence of slight cleaning failure can be prevented.
[0092]
FIG. 17 shows the results of an experiment in which the occurrence of blade squeal was confirmed using a cleaning blade 801 having a rebound resilience of 15%, 25%, and 50% at a high temperature (28 ° C.) according to the present embodiment. It is shown.
[0093]
As is clear from FIG. 17, according to the study by the present inventors, when the rebound resilience at a high temperature (28 ° C.) was 25%, the blade squeal was slightly generated, but the resilience was 15%. It can be seen that the blade squeal does not occur, and the blade squeal can be substantially suppressed by setting the rebound resilience at a high temperature (28 ° C.) to 20% or less.
[0094]
The number of layers constituting the cleaning blade is not limited to two, but may be three or more.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a so-called "spherical toner" is used, it is possible to clean well, and it is also possible to prevent the cleaning blade from squeaking or turning the blade. In addition to being able to prevent the cleaning, the driving bit of the member to be cleaned can be prevented from becoming excessive, and the cleaning failure can be prevented in a low temperature and low humidity environment. The cleaning device capable of performing the cleaning can be provided.
[0096]
Further, according to the present invention, even when a so-called "spherical toner" is used, it is possible not only to perform good cleaning, but also to prevent the cleaning blade from squeaking or turning the blade. In addition to being able to set an appropriate bite amount, it is also possible to prevent the drive torque of the member to be cleaned from becoming excessive, and to prevent blade squeal from occurring in a high temperature and high humidity environment. It is possible to provide a simple cleaning device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a cleaning device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a tandem-type full-color printer as an image forming apparatus using the cleaning device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an image forming unit of a tandem-type full-color printer as an image forming apparatus using the cleaning device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a configuration diagram showing a transfer roll.
FIG. 5 is a schematic view showing a test patch formed on a transfer roll.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a test patch formed on a transfer roll.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a cleaning device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a density sensor.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a density sensor.
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a cleaning blade and a friction coefficient of a polyimide resin.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a measurement state of a friction coefficient between a cleaning blade and a polyimide resin.
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a cleaning device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating an image forming apparatus using a conventional cleaning device.
FIG. 14 is a schematic diagram showing a state where spherical toner on a photosensitive drum has been cleaned by a conventional cleaning device.
FIG. 15 is a table showing experimental results.
FIG. 16 is a table showing experimental results.
FIG. 17 is a table showing experimental results.
[Explanation of symbols]
80: cleaning device, 801: cleaning blade, 801a: layer made of high hardness urethane resin, 801b: layer made of low hardness urethane resin.
