JP4961754B2 - クリーニング装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置、およびトナー像を形成する画像形成装置に関する。

従来より、いわゆるゼログラフィー方式（電子写真方式）の画像形成装置がプリンタやコピー機やファクシミリとして広く普及しており、この画像形成装置には、表面にトナー像が形成されてそのトナー像を担持する像担持体（電子写真感光体）、像担持体の表面を帯電させる帯電装置、帯電された像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光器、静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置、トナー像を像担持体から記録用紙などに転写する転写器、記録用紙上のトナー像を定着させる定着器、トナー像の転写後も像担持体上に残ったトナーなどを除去するクリーニング装置などが備えられている。

近年、この画像形成装置について、各部材やシステムの技術進展により、一層の高速化やロングライフ化が図られている。これに伴い、現像装置やクリーニング装置などといった各サブシステムの高速対応性、高信頼性に対する要求が従来に増して高くなっている。

特に、画像書き込みに使用される像担持体や、未転写トナーを像担持体表面より除去するクリーニング装置は、それら像担持体およびクリーニング装置相互間での摺動によるストレスを多く受け、傷、磨耗、欠けなどによる画像欠陥を生じやすく、高速対応性、高信頼性に対する要求が一層強い。

また、高画質化に対する要求も強く、トナーの小粒径化、粒度分布の均一化、球形化などが図られ、この品質を満たすトナーの製法として水を主成分とする媒体中で製造された、いわゆるケミカルトナーの開発が盛んに行われている。この結果、最近ではいわゆる写真画質並の画像も得られるようになってきたが、一方で未転写トナーの除去などは一層困難となってきている。

このような現状に対して、特許文献１に開示されているように、像担持体表面や中間転写体表面に残留するトナーや紙粉を除去する手段として、微細繊維からなる編物、織物あるいは不織布を用いる発明が知られている。この特許文献１に記載の発明では、不織布などをロールに巻いて保持したクリーニング部材供給装置からその不織布などが供給され、その不織布などが圧接ロールによって像担持体や中間転写体に圧接されてそれら像担持体や中間転写体がクリーニングされ、その後、クリーニング部材巻き取り装置に不織布などが回収される。また特許文献２および特許文献３に開示されているように、主として紙粉除去の効果を狙い、断面が四角形となった発泡弾性部材やシート状の弾性部材に不織布が貼り付けられ、その不織布で像担持体がクリーニングされる発明も知られている。さらに特許文献４に開示されているように、クリーニング装置の下流側かつ帯電装置の上流側に、やはり弾性部材に貼り付けられた微細繊維からなる不織布が設置されることで像担持体の表面摩擦係数が低く保たれる発明も知られている。
特開平１０−１１６０１１号公報 特開２０００−２０６８５０号公報 特開２０００−２２７７４３号公報 特開２００２−３３３８０５号公報

しかしながら、ウレタンフォームのような発泡弾性体や、ウレタンゴムや、ＳＵＳ薄板あるいはＰＥＴフィルムというようなシート状の弾性体などにおいては、硬度やばね定数は、一般に、温度に比例するという環境依存性を持っている。このため、不織布などが弾性体に貼り付けられて像担持体に押し付けられる構成においては、不織布などの押し付け圧は高温高湿下で減少し、低温低湿下で増大してしまう。そのため、放電ストレスが大きくて像流れが発生しやすい高温高湿の環境下では、像担持体表面に張り付く放電生成物のかきとり性能が不充分となり、一方で、低温低湿下では過剰な押し付け圧により像担持体の摩耗を促進してしまい画質劣化が生じるという問題点がある。

本発明は上記事情に鑑み、高いクリーニング性能と良好な画質との双方を長期間に渡って維持することができるクリーニング装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のクリーニング装置は、
トナー像が形成される像担持体上をクリーニングするクリーニング装置において、
上記像担持体に押し付けられてその像担持体上を摺擦する摺擦部材と、
上記摺擦部材を上記像担持体に押し付ける、所定の高温度では、その高温度よりも低い所定の低温度における押付力よりも強い押付力で押し付ける押付部とを備えたことを特徴とする。

本発明のクリーニング装置は、「上記押付部がバイメタルを有し、そのバイメタルによって上記押付力を生じるものである」という形態や「上記押付部が空気バネを有し、その空気バネによって上記押付力を生じるものである」という形態が典型的である。

本発明のクリーニング装置によれば、バイメタルや空気バネによって、高いクリーニング力が必要な高温時には強い押付力が発生されてクリーニング力が向上し、低温時には押付力が弱まって像担持体の摩耗を回避することができる。この結果、高いクリーニング性能と良好な画質との双方を長期間に渡って維持することができる。

また、本発明のクリーニング装置は、上記摺擦部材によって摺擦された像担持体上の不要物を像担持体との電位差によって除去する除去部を備えることが好適である。

摺擦部材によって像担持体が摺擦されることによって、像担持体表面に張り付いた放電生成物などは、像担持体から除去しやすい凝集体となり、そのような凝集体は、不要物を像担持体との電位差によって除去する除去部によって、像担持体を痛めること無く除去することができる。このため、そのような除去部を有するクリーニング装置によれば、像担持体の寿命が延び、画質がより長時間に亘って維持されることとなる。

また、本発明のクリーニング装置は、上記摺擦部材が、直径１０μｍ以下の微細繊維からなる布を有し、その布で上記像担持体を摺擦するものであることも好適である。このような微細繊維からなる布にはトナーや放電生成物などが適宜に絡まって上記の凝集体が効率よく生成されるので、そのような布を摺擦部材として有するクリーニング装置によれば、より高いクリーニング性能が得られる。

さらに、本発明のクリーニング装置は、
「 上記摺擦部材が、直径１０μｍ以下の微細繊維からなる布と、その布が被さった発泡弾性体とを有し、その布で上記像担持体を摺擦するものであり、
上記押付部が、上記摺擦部材の発泡弾性体を上記押付力で押すことによって該摺擦部材を上記像担持体に押し付けるものである」
という形態も好ましい。

このような発泡弾性体と布とを有する摺擦部材は、像担持体に広く均一に当接するので上記の凝集体が効率よく生成され、より高いクリーニング性能が得られる。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
トナー像が形成され、そのトナー像を担持して移動する像担持体と、
上記像担持体上を帯電させる帯電部と、
上記帯電器によって帯電された像担持体上に露光光を照射することで静電潜像を形成する露光部と、
上記露光部によって形成された静電潜像をトナーで現像することでトナー像を形成する現像部と、
上記現像部によって形成されたトナー像を所定の被転写物上に転写する転写部と、
上記転写部によってトナー像が転写された後の上記像担持体に押しつけられてその像担持体上を摺擦する摺擦部材と、
上記摺擦部材を上記像担持体に押しつける、所定の高温度では、その高温度よりも低い所定の低温度における押付力よりも強い押付力で押しつける押付部とを備えたことを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、高いクリーニング力が必要な高温時には強い押付力が発生されてクリーニング力が向上し、低温時には押付力が弱まって像担持体の摩耗を回避することができる。この結果、高いクリーニング性能と良好な画質との双方を長期間に渡って維持することができる。

なお、本発明にいう画像形成装置については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいう画像形成装置には、上記の基本形態のみではなく、前述したクリーニング装置の各形態に対応する各種の形態が含まれる。

以上説明したように、本発明のクリーニング装置および画像形成装置によれば、高いクリーニング性能と良好な画質との双方を長期間に渡って維持することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の第１実施形態を示す概略断面図である。

この図１には、本発明の画像形成装置の第１実施形態であるプリンタ１００が示されており、このプリンタ１００は、いわゆるロータリ方式のフルカラープリンタである。

プリンタ１００には、表面に静電潜像やトナー像が形成される、図の矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１０１と、感光体ドラム１０１を帯電させる帯電器１０２と、パーソナルコンピュータなどに代表される外部機器から出力された画像データが入力されてその画像データに基づいて変調された露光光を感光体ドラム１０１上に照射して静電潜像を形成する露光部１０３と、静電潜像にトナーを付与してトナー像を形成する現像ユニット１０４と、感光体ドラム１０１に接触するとともに図の矢印Ｂ方向に循環移動する中間転写ベルト１０５と、感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１０５に１次転写する１次転写ロール１０６と、１次転写後の感光体ドラム１０１上をクリーニングする感光体クリーナ１０７と、中間転写ベルト１０５上に１次転写されたトナー像を、内部トレイ１０８ａや手差しトレイ１０８ｂから搬送ロール１０８ｃによって搬送されてくる用紙に２次転写する２次転写器１０９と、２次転写後の中間転写ベルト１０５上をクリーニングするベルトクリーナ１１０と、用紙に転写されたトナー像を加熱および加圧することにより用紙上に定着させる定着器１１１と、トナー像が定着した用紙が積まれる積載トレイ１１２が備えられている。

現像ユニット１０４には、ＣＭＹＫ４色それぞれに対応した４台の現像器１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋが組み込まれており、各現像器１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋには、各色のトナーとキャリアからなる２成分現像剤が収容されている。現像ユニット１０４が９０度ずつ順次に回転することによってＣＭＹＫ４色それぞれのトナーによる現像が行われ、各色のトナー像が形成される。その各色のトナー像は、１次転写ロール１０６によって中間転写ベルト１０５に転写される際に互いに重ね合わされてフルカラーのトナー像が形成され、そのフルカラーのトナー像が２次転写器１０９によって用紙に転写される。

ここで、感光体ドラム１０１は、本発明にいう像担持体の一例に相当し、帯電器１０２は、本発明にいう帯電部の一例に相当し、露光部１０３は本発明にいう露光部の一例に相当する。現像ユニット１０４は、本発明にいう現像部の一例に相当し、中間転写ベルト１０５は、本発明にいう被転写物の一例に相当し、１次転写ロール１０６は、本発明にいう転写部の一例に相当する。また、感光体クリーナ１０７は、本発明のクリーニング装置の一実施形態に相当する。

図２は、第１実施形態における感光体クリーナを示す概略断面図である。

感光体クリーナ１０７は、感光体ドラム１０１の回転に対して固定した位置に設けられており、感光体ドラム１０１表面に当接したブラシ１０７ａと、ブラシ１０７ａに当接した回収ロール１０７ｂと、回収ロール１０７ｂに当接したスクレイパ１０７ｃとを有する。ブラシ１０７ａおよび回収ロール１０７ｂには正極性のクリーニングバイアスが印加されており、このクリーニングバイアスによって発生する電界により、ブラシ１０７ａは感光体ドラム１０１の表面からトナーや放電生成物や紙粉などといった不要物を除去し、回収ロール１０７ｂはブラシ１０７ａに溜まった不要物を回収する。スクレイパ１０７ｃは、回収ロール１０７ｂが回収した不要物を感光体クリーナ１０７内に掻き落とす。

ここで、回収ロール１０７ｂは熱硬化性樹脂製であり、加熱により硬化（架橋）が進み形成される為、成形後の収縮が起こり難く回収ロールに求められる寸法精度に対し非常に優位である。回収ロールに用いる熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を挙げる事が出来るが、中でもフェノール樹脂は寸法精度が高く、成形がし易く、且つ成形品の表面平滑性に優れ、更には安価である事から本発明の回収ロールに用いる材料として最適である。

更に、回収ロールのＪＩＳ−Ｋ７１７１；９４に於ける曲げ弾性率が７００Ｋｐａに満たないと回収ローラに撓みを生じブラシ部材及びブレードとの当接位置や食い込み量を一定に保つ事が出来ない。また曲げ弾性率の低い材料を用い、回収ローラの肉圧を増加させ剛性を保とうとすると、成形収縮が大きくなり所望の寸法精度が得られないばかりか、重量が増す、成形時間が増す、後加工が必要になる等の諸問題により、コストアップとなってしまう。また、回収ロールはブラシ部材及びスクレイパと絶えず接触状態にある。従って磨耗に強い材料から構成される事が求められ、磨耗量がＪＩＳ−Ｋ６９０２；９８に於ける磨耗量２０ｍｇを越えると回収ローラの寿命が短くなり、頻繁に交換せざるを得ない。又、磨耗量が小さい為にブラシ部材やブレードの当接圧や食い込み量を大きく設定でき、長期に渡り像担持体上を安定してクリーニングできるため、２０ｍｇ以下であることが好ましい。また、寸法精度の高い成形が可能となり、削れに対し非常に強いローラとなるため、前記回収ロールのＪＩＳ−Ｋ７２０２；９５に於けるロックウェル硬さ（Ｍスケール）が１００以上であることが好ましい。

また、剛性を増加させると共に電気抵抗を所定の範囲に調整する目的で、回収ロール中にフィラーを一種又は複数種充填しても良い。ここで言うフィラーとは、カーボンブラック、炭素粉、グラファイト、磁性粉、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタン等の金属酸化物、硫化銅、硫化亜鉛等の金属硫化物、ストロンチウム、バリウム、希土類等の所謂ハードフェライト、マグネタイト、銅、亜鉛、ニッケル及びマンガン等のフェライト、またはこれらの表面を必要に応じ導電処理したもの、銅、鉄、マンガン、ニッケル、亜鉛、コバルト、バリウム、アルミニウム、錫、リチウム、マグネシウム、シリコン、リン等の異なる金属元素を含んだ酸化物、水酸化物、炭酸塩又は金属化合物等から選ばれ高温中で焼成して得られる金属酸化物の固溶体、所謂複合金属酸化物、錫、鉄、銅、アルミ等の金属粉体や金属繊維、ガラス繊維等が挙げられる。回収ロールの電気抵抗が１×１０^５Ωより低い場合には、電荷注入が起こりブラシ部材が掻き取ったトナーや紙粉等の微粉末の極性が反転し、電気的に吸着する事が出来なくなってしまう。逆に回収ロールの電気抵抗が１×１０^１０Ωを上回ってしまうと、回収ローラに電荷が蓄積される所謂チャージアップが起こり、やはり電気的にトナーや紙粉等の微粉末を吸着出来なくなるため、回収ロールの５００Ｖ印加時の電気抵抗は１×１０^５〜１×１０^１０Ωの範囲で使用され、好ましくは１×１０^６〜１×１０^８Ωである。

ブラシ１０７ａおよび回収ロール１０７ｂに印加されたクリーニングバイアスには電位差が存在し、ブラシ１０７ａと回収ロール１０７ｂとの電位差は｜１００Ｖ｜以上、好ましくは｜２００Ｖ｜以上が望ましく、上限はバイアスリーク限界で規制され、｜６５０Ｖ｜以下に抑える事が好ましい。

ブラシ１０７ａは、回転するシャフト外周上に無数の繊維を配したロール状に形成されている。ブラシは感光体ドラムに対し繊維の先端が僅かに食い込む位置に配置され、感光体ドラムの周面移動方向と逆方向にブラシの周面が回転移動し、この際感光体ドラムと摺接する事によって感光体ドラム表面からトナーや外添剤を剥離し、回収ロールへと運ぶ働きを担っている。ブラシと感光体ドラムとの食い込み量は０．１〜２．５ｍｍが望ましく、好ましくは０．２〜２．０ｍｍであり、より好ましくは０．５〜１．５ｍｍである。
ブラシの具体的な材料としてはナイロン、アクリル、ポリオレフィン、ポリエステル等の樹脂繊維を挙げる事が出来、導電性粉末やイオン導電剤を配合して導電性を付与したり、繊維一本一本の内部あるいは外部に導電層が形成されたもの等を用いることができ、その抵抗値としては繊維単体で１０^２〜１０^１５Ωのものが好ましく、より好ましくは１０^４〜１０^１３、繊維の太さは３０ｄ（デニール）以下、好ましくは２０ｄ以下であり、より好ましくは２ｄ〜１０ｄ、繊維の密度は２万本／ｉｎｃｈ^２以上、好ましくは３万本／ｉｎｃｈ^２以上であり、より好ましくは６万本／ｉｎｃｈ^２以上である。具体的には、ベルトロン（カネボウ製）、ＳＡ−７（東レ製）、ＵＵナイロン（ユニチカ製）などが挙げられる。さらに、導電性を付与する材料は、繊維中に均一に配合されたものがクリーニング維持性に優れより好ましい。

スクレイパ１０７ｃは高耐久性及び低コストの観点よりステンレスあるいはリン青銅の金属薄板から形成され、その厚さは０．０２〜２ｍｍ程度で使用され、好ましくは、０．０５〜１ｍｍであるものが好適に用いられる。

感光体クリーナ１０７内には、感光体ドラム１０１の回転に対してブラシ１０７ａより上流側に、感光体ドラム１０１表面を摺擦する微細繊維布１０７ｄと、その微細繊維布１０７ｄを感光体ドラム１０１表面に押し付ける支持部材１０７ｅも設けられている。微細繊維布１０７ｄは、本発明にいう摺擦部材の一例に相当し、支持部材１０７ｅは、本発明にいう押付部の一例に相当する。

この微細繊維布１０７ｄは、感光体ドラム１０１表面を摺擦することでトナーや外添剤などを取り除いて繊維間に一時的に保持し、そのように保持したトナー等でさらに感光体ドラム１０１表面を摺擦することで、感光体ドラム１０１表面に強く付着する放電生成物等も効率よく取り除く。トナーや外添剤や放電生成物などといった不要物は、微細繊維布１０７ｄの繊維間に一時的に保持され、ある程度の量に達すると凝集体を形成して微細繊維布１０７ｄから感光体ドラム１０１表面にあふれ出し、ブラシ１０７ａによって効率的に除去される。

微細繊維布１０７ｄは極細繊維からなる不織布であり、感光体ドラム接触面との間にミクロな間隙を作ることによってトナーを密に保持しやすく、それによって感光体ドラムの表面に付着した放電生成物や外添剤を均一に除去できる。

ここで極細繊維は０．２ｄ〜１．０ｄ、典型的には０．２ｄ〜０．５ｄのものを意味し、０．２ｄ以下のものは超極細繊維と称する。繊維径は約１μｍ〜５μｍ程度で、１μｍ以下のものは超極細微細繊維と称する。なお本発明では超極細微細繊維も極細繊維と同様に取り扱うことができる。極細繊維の構成材料としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリウレタン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維などの合成繊維、アセテートなどの半合成繊維、レーヨン、キュプラ、ポリノジックなどの再生繊維、パルプ、絹、綿、麻、石綿、羊毛からなる天然繊維を使用することができる。あるいはこれらの繊維を複数組み合わせてなる芯鞘型、サイドバイサイド型の複合繊維なども使用することができる。

これらの極細繊維は以下のような手法によって得ることができる。例えばノズルから繊維を紡糸するとともに圧縮空気を作用させることに繊維を細繊度化させたメルトブロー法がある。また横断面形状が例えば一成分中に他成分を島状に配置した海島型繊維、異なる成分を交互に層状に積層した多重バイメタル型、あるいは一成分を他成分中に放射上に配置した菊花型（オレンジ型）繊維を分割することにより得ることができる（以下これらの極細繊維に分割可能な複合繊維を「分割性繊維」という）。この分割性繊維を構成する樹脂成分の組み合わせとして、例えば、２つの樹脂成分からなる場合、ポリアミド系樹脂とポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂とポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂とポリアクリロニトリル系樹脂などの異系樹脂同士、ポリエチレンとポリプロピレンのように同系樹脂同士がある。これらの分割性繊維を機械的作用（例えば、水流などの流体流による分割、一対のロールの押圧による分割、平板プレス装置の押圧による分割など）および化学的作用（例えば溶剤による樹脂成分の除去または膨潤など）により分割して極細繊維を得ることもできる。

繊維の布への加工方法としては、糸を編み二次元的材料を構成させる方法と、繊維から直接布を作る方法とがあり、後者は繊維を相互に接着させたり、機械的に絡ませたりしてシート状に加工するものであり、これを不織布と呼んでいる。いずれの方法よって得られる布も本発明の摺擦部材に用いることが出来るが、布の強度、密度が大きく柔軟性に富み、繊維間にトナーを良好に保持出来るという点で不織布が望ましい。

不織布の製造工程は、一般に繊維ウエブ形成工程と繊維間結合工程の２工程からなる。まず繊維ウエブを形成する。繊維ウエブの形成方法としては、例えば短繊維（１５〜１００ｍｍ）をカードと呼ばれる機械を用いて、あるいはエアレイと呼ばれる空気流を用いて一定方向またはランダムに並べて形成する乾式法、またごく短い繊維を水中に分散し網状のネットに漉き上げて形成する湿式法、溶かした原料樹脂を直接ノズルの先から溶出、紡糸させ、連続した長い繊維でフリースを形成するスパンボンド法がある。次いで繊維同士を結合させる。繊維間結合の方法としては、エマルジョン系の接着樹脂を含浸あるいはスプレー等の方法で繊維ウエブに付着させ、加熱、乾燥させ繊維の交点を接着するケミカルボンド法、熱ロールの間を通して熱圧着する、または熱風を当て繊維同士を接着させるサーマルボンド法、高速で上下するニードルで繰り返し突き刺し、ニードルに刻まれたバーブという突起により繊維を絡ませるニードルパンチ法、高圧の水流を柱状に噴射して繊維を絡ませる水流絡合法などがある。

なお機械的に分割可能な繊維から繊維ウエブを形成し、ニードルパンチあるいは流体流によって繊維同士を絡合させると、同時に繊維を分割することができ、製造上好ましい。
極細繊維は２０重量部以上含まれていることが好ましいが、多ければ多いほど繊維シート表面が均一になるため、１００重量部極細繊維であることが最も好ましい。
上記のような不織布としては、市販品として例えば、トレシー、エクセーヌ（以上東レ社製）、ザビーナミニマックス、クラウゼン（以上カネボウ社製）、ミエミエ（三菱レーヨン社製）、ミクロスター（帝人社製）、ベンリーゼ、ルクサー、ベンコット（以上旭化成工業社製）、生分解性不織布（金井重要工業社製）、ＦＬＥＸＩＬＯＮ（ヴェラテックジャパン社製）、クラレフレックス（クラレ社製）、サフロン（三昌社製）、ミラクルクロス（大和紡績社製）、ソンタラ（デュポンジャパン社製）、ＫＦペーパー（東洋紡績社製）、パルクロス（本州製紙社製）などを挙げることができる。

微細繊維布１０７ｄを感光体ドラム１０１表面に押し付ける支持部材１０７ｅは、弾性を有し温度に応じて曲げ伸びするいわゆるバイメタルで構成されており、高温時に先端が動く向きが感光体ドラム１０１側となるように設置されている。このため、温度が高温度になるほど微細繊維布１０７ｄは感光体ドラム１０１に、より強く押し付けられることとなる。高温高湿下では、感光体ドラム１０１に大きな放電ストレスが掛かって放電生成物が多く生成され、像流れが発生しやすいことが知られているが、バイメタルで構成された上記の支持部材１０７ｅは、微細繊維布１０７ｄを高温時に、より強く感光体ドラム１０１に押し付けるので、高温高湿時のクリーニング力が向上して像流れなどが抑制される。一方で、放電ストレスが小さい低温低湿下では支持部材１０７ｅによる押付力も小さいので、微細繊維布１０７ｄが感光体ドラム１０１を摺擦することによる感光体ドラム１０１の摩耗が低減される。この結果、高いクリーニング性能と良好な画質との双方が長期間に渡って維持されることとなる。

支持部材１０７ｅが微細繊維布１０７ｄを感光体ドラム１０１表面に押し付ける圧力としては、０．５〜６．０ｇｆ／ｍｍの範囲であることが好ましい。更に好ましい範囲は１．０〜４．０ｇｆ／ｍｍである。押し付け圧が０．５ｇｆ／ｍｍより低いと充分な摺擦機能を発揮することが出来ず、６．０ｇｆ／ｍｍより高いと感光体ドラムとの摺擦が強すぎて微細繊維布および感光体ドラムの劣化を招き、さらには、かえってフィルミング等を誘発する。

また、均一な摺擦を促進させるために、微細繊維布１０７ｄを感光体ドラムの軸に沿う方向に往復運動させてもよい。往復運動させる移動距離は２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にあるのが好ましい。移動距離が２ｍｍより少ないと効果が見られず、１０ｍｍ以上は効果が変わらず、感光体クリーナの大型化を招く。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。但し、以下説明する他の実施形態は、感光体クリーナの構造が部分的に相違する点を除いて上述した第１実施形態と同様の形態であるので、以下では、第１実施形態との相違点のみに着目して他の実施形態を説明し、他の実施形態の構成要素のうち、第１実施形態における構成要素と同等の構成要素については、第１実施形態で用いられている符号と同一の符号を用いて重複説明を省略する。

図３は、第２実施形態における感光体クリーナを示す概略断面図である。

第２実施形態における感光体クリーナ１１７では、支持部材１０７ｅの先端部分に直方体形状の発泡弾性体１１７ｆが貼り付けられており、微細繊維布１０７ｄは、この発泡弾性体１１７ｆ表面を覆っている。支持部材１０７ｅが発泡弾性体１１７ｆを押すことによって、微細繊維布１０７ｄは感光体ドラム１０１に押し付けられて感光体ドラム１０１の表面を摺擦する。つまり、この第２実施形態では、本発明にいう摺擦部材の一例が、微細繊維布１０７ｄと発泡弾性体１１７ｆとで構成されている。

発泡弾性体１１７ｆの材料としては、発砲ウレタン、ウレタンゴム、シリコーンゴム、などが挙げられる。

このように発泡弾性体１１７ｆが備えられていることによって、微細繊維布１０７ｄは、感光体ドラム１０１の表面に広く均一に押し付けられる。この結果、微細繊維布１０７ｄは、感光体ドラム１０１の表面から不要物を確実に拭い取り、その不要物を上述した凝集体に纏めることとなるので、この２実施形態では高いクリーニング性能が発揮されることとなる。

図４は、第３実施形態における感光体クリーナを示す概略断面図である。

第３実施形態における感光体クリーナ１２７では、第２実施形態における支持部材１０７ｅに替えて、ステンレスで構成された金属板１２７ｇと、内部に空気を封じ込めた、この空気の弾性力でバネとして機能する空気バネ１２７ｈが備えられており、これら金属板１２７ｇおよび空気バネ１２７ｈによって本発明にいう押付部の一例が構成されている。

金属板１２７ｇは、温度変化に対して弾性力がほとんど変化しないが、空気バネ１２７ｈは、内部に封じ込められた空気の熱膨張によって、高温ほど強い押付力を発揮する。この結果、微細繊維布１０７ｄは感光体ドラム１０１に、高温時には強く低温時には弱く押し付けられることとなり、高温高湿時のクリーニング力が向上し、放電ストレスが小さい低温低湿下では感光体ドラム１０１の摩耗が低減される。つまり、この第３実施形態でも、高いクリーニング性能と良好な画質との双方が長期間に渡って維持されることとなる。

以下、具体的な実施例および比較例を用いて、本発明の効果について検証する。

まず、実施例および比較例で共通に用いた感光体ドラムについて説明する。

先ず、ホーニング処理を施した外径８４ｍｍφの円筒状アルミニウム基材を準備した。次に、ジルコニウム化合物（商品名：オルガチックスＺＣ５４０、マツモト製薬社製）を１００質量部、シラン化合物（商品名：Ａ１１００、日本ユニカー社製）を１０質量部、イソプロパノールを４００質量部、及びブタノールを２００質量部混合し、下引層形成用塗布液を得た。この塗布液をアルミニウム基材上に浸漬塗布し、１５０℃で１０分間加熱乾燥し、膜厚０．１μｍの下引層を形成した。

次に、Ｘｆ線回折スペクトルにおけるブラッグ角（２θ±０．２°）が、７．５°、９．９°、１２．５°、１６．３°、１８．６°、２５．１°及び２８．３°に強い回折ピークを持つヒドロキシガリウムフタロシアニンを１質量部、ポリビニルブチラール（エスレックＢＭ−Ｓ、積水化学社製）を１質量部、及び酢酸ｎ−ブチルを１００質量部混合し、さらにガラスビーズとともに振動型分散機で１時間処理して分散し、電荷発生層形成用塗布液を得た。この塗布液を下引層上に浸漬塗布し１００℃で１０分間加熱乾燥し、膜厚約０．１５μｍの電荷発生層を形成した。

次に、下記式（Ｉ−１）で示される電荷輸送材料を２質量部、下記式（Ｉ−２）で示される構造単位を有する高分子化合物（粘度平均分子量３９，０００）を３質量部、及びクロロベンゼンを２０質量部混合し、電荷輸送層形成用塗布液を得た。

この塗布液を、上記電荷発生層上に浸漬コーティング法で塗布して１１０℃で４０分加熱し、膜厚２０μｍの電荷輸送層を形成した。

更に、下記式（Ｉ−３）で示される化合物を２．５質量部、ショウノールＢＲＬ−２０４（昭和高分子製）を３質量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤（ＡＯ−８０：旭電化製）を０．１質量部、フッ素グラフトポリマー（ＺＸ００７Ｃ：富士化成製）を０．２質量部、及びフッ素カップリング剤（ＫＢＭ−７８０３：信越化学製）を０．１質量部混合し、イソプロピルアルコール５質量部、メチルブチルケトン５質量部に溶解させ、保護層形成用塗布液を得た。この塗布液を電荷輸送層の上にリング型浸漬塗布法により塗布し、室温で３０分風乾した後、１５０℃で１時間加熱処理して硬化させ、膜厚約３μｍの保護層を形成した。

以上説明した工程によって感光体ドラムを得た。

次に、各実施例と比較例に用いた感光体クリーナについて説明する。
（実施例１）
実施例１では、図２に示す感光体クリーナ１０７の基本構成を採用し、各構成要素としては、以下に示した各要素を用いた。
＜ブラシ＞
ブラシ材質：導電性ナイロン、太さ：２ｄ（約１７μｍ）、電気抵抗：１．０×１０^８Ω、毛足長さ：３．５ｍｍ、密度：１２万本／ｉｎｃｈ^２、感光体への食い込み量：約０．５ｍｍ、周速：１７１ｍｍ／ｓ、回転方向：感光体の回転方向に対し逆回転、ブラシ印加バイアス：＋２６０Ｖとした。
＜回収ロール＞
材質：フェノール樹脂に導電性カーボンを分散、電気抵抗：１．０×１０^８Ω、曲げ弾性率：１００Ｍｐａ、磨耗量：２．０ｍｇ、ロックウェル硬度（Ｍ）：１２０、ブラシへの食い込み量：１．０ｍｍ、周速：２０１ｍｍ／ｓ、印加バイアス：＋６６０Ｖに設定した。
＜スクレイパ＞
材質：ＳＵＳ３０４、厚み：８０μｍ、食い込み量：１．３ｍｍ、フリーレングス：８．０ｍｍに設定した。
＜支持部材＞
材質：バイメタル（ＪＩＳ−Ｃ２５３０におけるＴＭ２の基準を満たす）、厚み：０．２ｍｍのＭ２（富士金属社製）を用いた。
＜微細繊維布＞
材質：ポリエステルおよびナイロン、繊維太さ：３〜５μｍ、厚み：４３０μｍの不織布ＷＰ８０８５（日本バイリーン社製）を用い、感光体への食い込み量：２．０ｍｍ、感光体回転方向の接触幅：６．０ｍｍに設定した。
（実施例２）
実施例２では、図３に示す感光体クリーナ１１７の基本構成を採用し、各構成要素としては、以下に示した各要素を用いた。
＜ブラシ＞、＜回収ロール＞、＜スクレイパ＞、＜支持部材＞、＜微細繊維布＞
実施例１と同様とした。
＜微細繊維布および発泡弾性体＞
材質：ポリエステルおよびナイロン、繊維太さ３〜５μｍ：、厚み：４３０μｍの不織布ＷＰ８０８５（日本バイリーン社製）を用い、厚み：４．０ｍｍの発泡ウレタンＵＳＣ（千代田インテグレ社製）基材に貼り付け、感光体への食い込み量：２．０ｍｍ、感光体プロセス方向の接触長さ：６．０ｍｍに設定した。
（比較例１）
実施例１と同様の構成を有し、支持部材の材質をＳＵＳ３０４に変更したものを比較例１とした。
（比較例２−１）
実施例２と同様の構成を有し、支持部材の材質をＳＵＳ３０４に変更したものを比較例２−１とした。
（比較例２−２）
実施例２と同様の構成を有し、支持部材の材質をＳＵＳ３０４に変更し、かつ発泡弾性体の材質を軟質発泡ウレタンＲＲ２６（イノアック社製）に変更したものを比較例２−２とした。

これらの実施例および比較例について、微細繊維布のくいこみ量と押付け圧を測定した。

図５は、実施例および比較例における支持部材の性能を示す図である。

この図５のグラフには、感光体ドラムに対する微細繊維布のくいこみ量における温度依存性が示されており、横軸は温度、縦軸はくいこみ量の変位量を示している。実験室条件（２２℃，５５ＲＨ％）での支持部材の当接面側先端位置を基準とし、徐々に支持部材を加熱あるいは冷却し、レーザ変位計（キーエンス社製）により先端の変位量を測定することでくいこみ量の変位量を得た。感光体ドラム表面に近づく側が正、感光体ドラムから離れる側が負となっている。

実施例１および実施例２では、ともに温度の上昇に伴ってくいこみ量が増加し、温度の下降に伴って食い込み量が減少することが確認された。一方、比較例１および比較例２−１では、温度変化に対してくいこみ量がほとんど変化せず、変化方向は、実施例１および実施例２における変化方向とは逆方向であることが確認された。

図６は、実施例および比較例における押付け圧を示す図である。

まず、トナー保持部材を、像担持体表面に対するくいこみ量が実験室条件（２２℃，５５ＲＨ％）で２．０ｍｍになる位置に固定した。続いて周辺雰囲気を高温高湿条件（２８℃，８５ＲＨ％）および低温低湿条件（１０℃，１５ＲＨ％）に移行し、充分に安定した状態での押付け圧を測定した。

実施例１および実施例２ではともに、高温高湿条件で実験室条件のときよりも押付け圧が増加し、低温低湿条件で押付け圧が減少している。一方、比較例１、比較例２−１、および比較例２−２においてはいずれも、高温高圧条件で押付け圧が減少し、低温低湿条件下で押付け圧が増加している。

このような実施例および比較例を用いて、以下説明するように、画質および感光体ライフの評価を行った。この評価は、ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ Ｃｏｌｏｒ ５００（富士ゼロックス社製）の改造機を用いて行った。トナーおよび現像剤にはＤｏｃｕＣｅｎｔｅｒ Ｃｏｌｏｒ ｆ４５０（富士ゼロックス社製）商品で使用されているトナーおよび現像剤を用い、高温高湿条件（２８℃、８５ＲＨ％）および低温低湿条件（１０℃、１５ＲＨ％）の環境下で１００，０００回の画像形成サイクルを実施した。画像パターンとして、感光体ドラムの周方向長さ９ｍｍ、軸方向長さ２７ｍｍとなるベタ濃度１００％のパッチがＡ４紙面全体に複数個配置されて平均画像密度が５％となったものを作成した。１００，０００回の画像形成サイクルが終了した後、続けて同環境に８時間放置したのち３００線２０％の画質評価サンプルをプリントし、その画質評価サンプル上の像流れ（ディレッション）を評価するとともに、感光体表面におけるフィルミング発生と摩耗量を評価した。像流れは○：未発生／×：発生の二水準、フィルミングは○：未発生／△：発生したが画質上欠陥は観察されず／×：発生の三水準で、目視により評価した。また感光体表面摩耗量は、渦電流式膜厚測定装置（フィッシャー・インストルメンツ社製）を用いて、初期膜厚と１００，０００サイクル後の膜厚を比較することにより測定した。

図７は、高温高湿条件（２８℃、８５ＲＨ％）における評価結果をまとめた表であり、図８は、低温低湿条件（１０℃、１５ＲＨ％）における評価結果をまとめた表である。

実施例１および実施例２では、いずれの条件下でも像流れを十分に防止できて良好なプリント画質が得られることが確認された。また、フィルミングの発生も抑えられており、高いクリーニング性能が得られることが確認された。さらに感光体表面摩耗量に関しても、高温高湿下では０．２５μｍ以下に抑えられた上に、低温低湿下では更に０．２０μｍ以下に抑えられていることが確認され、感光体ライフの長寿命化が実現されていることが確認された。つまり、支持部材にバイメタルが用いられることによって所望の効果が得られている。

これらの実施例に対し、比較例１および比較例２−１では、高温高湿条件で像流れが発生しており、さらに低温低湿下では、感光体表面摩耗量が０．３５μｍという大きな値を示している。これは、図６に示した押付け圧の変化に起因して、高温高湿条件で放電生成物のかきとり性が低下し、低温低湿下で過剰な押付け圧により感光体表面の摩耗が加速したためと推測される。また、比較例２−２では、感光体表面摩耗量については０．１０μｍ以下という小さな値に抑えられているものの、低温低湿下であっても像流れおよびフィルミングが発生しており、クリーニング性能が明らかに不足している。

このように、具体的な実施例および比較例によって、本発明の効果が検証された。

なお、上記説明では、本発明の画像形成装置の実施形態としてプリンタが示されているが、本発明の画像形成装置は、コピー機やファクシミリであってもよい。また、このプリンタは、いわゆるロータリ方式のカラープリンタであるが、本発明の画像形成装置は、いわゆるタンデム方式のカラープリンタであってもよく、あるいはモノクロプリンタであってもよい。

また、上記説明では、本発明にいう摺擦部材の一例として微細繊維布で摺擦するものが示されているが、本発明にいう摺擦部材は、発砲ウレタンなどによって摺擦するものであってもよい。

また、上記説明では、感光体クリーナが感光体ドラムに対して１つ備えられた例が示されているが、本発明の画像形成装置は、１つの像担持体に対して複数のクリーニング装置を備えたものであってもよい。

本発明の第１実施形態を示す概略断面図である。 第１実施形態における感光体クリーナを示す概略断面図である。 第２実施形態における感光体クリーナを示す概略断面図である。 第３実施形態における感光体クリーナを示す概略断面図である。 実施例および比較例における支持部材の性能を示す図である。 実施例および比較例における押付け圧を示す図である。 高温高湿条件（２８℃、８５ＲＨ％）における評価結果をまとめた表である。 低温低湿条件（１０℃、１５ＲＨ％）における評価結果をまとめた表である。

符号の説明

１００ プリンタ
１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電器
１０３ 露光部
１０４ 現像ユニット
１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ 現像器
１０５ 中間転写ベルト
１０６ １次転写ロール
１０７，１１７，１２７ 感光体クリーナ
１０７ａ ブラシ
１０７ｂ 回収ロール
１０７ｃ スクレイパ
１０７ｄ 微細繊維布
１０７ｅ 支持部材
１１７ｆ 発泡弾性体
１２７ｇ 金属板
１２７ｈ 空気バネ
１０８ａ 内部トレイ
１０８ｂ 手差しトレイ
１０８ｃ 搬送ロール
１０９ ２次転写器
１１０ ベルトクリーナ
１１１ 定着器
１１２ 積載トレイ

Claims (5)

1. トナー像が形成される像担持体上をクリーニングするクリーニング装置において、
   前記像担持体に押し付けられて該像担持体上を摺擦する摺擦部材と、
   前記摺擦部材を前記像担持体に押し付ける、所定の高温度では、その高温度よりも低い所定の低温度における押付力よりも強い押付力で押し付ける押付部とを備え、
   前記摺擦部材が、直径１０μｍ以下の微細繊維からなる布を有し、その布で該像担持体を摺擦するものであり、
   前記布が、前記像担持体表面に対し、摺擦方向に幅を有して面接触したものであり、
   前記摺擦部材によって摺擦された像担持体上の不要物を該像担持体との電位差によって除去する除去部を備えたことを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記押付部がバイメタルを有し、そのバイメタルによって前記押付力を生じるものであることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
3. 前記押付部が空気バネを有し、その空気バネによって前記押付力を生じるものであることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
4. 前記摺擦部材が、前記布と、その布が被さった発泡弾性体とを有し、その布で前記像担持体を摺擦するものであり、
   前記押付部が、前記摺擦部材の発泡弾性体を前記押付力で押すことによって該摺擦部材を前記像担持体に押し付けるものであることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
5. トナー像が形成され、そのトナー像を担持して移動する像担持体と、
   前記像担持体上を帯電させる帯電部と、
   前記帯電器によって帯電された像担持体上に露光光を照射することで静電潜像を形成する露光部と、
   前記露光部によって形成された静電潜像をトナーで現像することでトナー像を形成する現像部と、
   前記現像部によって形成されたトナー像を所定の被転写物上に転写する転写部と、
   前記転写部によってトナー像が転写された後の前記像担持体に押し付けられて該像担持体上を摺擦する摺擦部材と、
   前記摺擦部材を前記像担持体に押し付ける、所定の高温度では、その高温度よりも低い所定の低温度における押付力よりも強い押付力で押し付ける押付部とを備え、
   前記摺擦部材が、直径１０μｍ以下の微細繊維からなる布を有し、その布で該像担持体を摺擦するものであり、
   前記布が、前記像担持体表面に対し、摺擦方向に幅を有して面接触したものであり、
   前記摺擦部材によって摺擦された像担持体上の不要物を該像担持体との電位差によって除去する除去部を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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