JP2002333804A - クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、耐摩耗性に優れた表面層でかつ感
光体ドラムをクリーニングするためのクリーニング機能
を維持しつつ、感光体ドラムとクリーニングブレード間
で発生する異常振動を抑制できるクリーニング装置、プ
ロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 本発明に係るクリーニング装置、プロセ
スカートリッジ及び画像形成装置の代表的な構成は、記
録シート９に画像を形成する画像形成装置の移動可能な
感光体ドラム１をクリーニングするクリーニング装置７
において、前記感光体ドラム１に当接し感光体ドラム１
に残留するトナーを除去するクリーニングブレード６
と、を有し、感光体ドラム１の表面層のテーパー摩耗試
験機での摩耗量が１．５ｍｇ以下の時、感光体ドラム１
の表面層とクリーニングブレード６との動摩擦係数が、
５０ｍｍ／ｍｉｎの走査速度で測定した動摩擦係数≦
０．９、且つ３ｍｍ／ｍｉｎの走査速度で測定した動摩
擦係数≦５０ｍｍ／ｍｉｎの走査速度で測定した動摩擦
係数＊１．１の範囲にあることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録シートに画像
を形成する画像形成装置及びプロセスカートリッジに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のクリーニング装置について説明す
る。従来、電子写真装置のクリーニング手段としては、
クリーニングローラを感光体ドラムである感光体に当接
回転させることによって、またはクリーニングブレード
を当接させることによって、転写されなかった残留トナ
ーをかきとり、感光体から残留トナーを除去することが
一般的である。

【０００３】特に、プロセスカートリッジ式の構成をと
る電子写真装置では、構成が簡単、コストが安い等の利
点からウレタンゴム製のクリーニングブレードを感光体
の移動方向に対し、カウンター方向に加圧当接させるこ
とが多い。

【０００４】しかしながら、感光体ドラムの特性向上の
ために表面層の樹脂の粘度平均分子量を上げたり、耐摩
耗性に優れた樹脂を用いると、感光体ドラム回転開始時
／停止時などの低速回転時にブレードと感光体ドラムの
間で異常振動（ｓｔｉｃｋ−ｓｌｉｐ振動）が発生しや
すくなり、これが耳障りな異常音となる。また、最悪は
ブレードの先端が像坦持体の回転方向に捲れると言う問
題を発生する。

【０００５】一般的には、潤滑材の塗布等により摩擦係
数を下げることで、ドラム回転時の振動やブレード捲れ
に対処している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、感光体
ドラム表面層の樹脂の粘度平均分子量が大きい時や耐摩
耗性優れた樹脂を用いるときに、感光体ドラム低速回転
時の振動（ｓｔｉｃｋ−ｓｌｉｐ振動）までは対処が困
難であった。

【０００７】そこで本発明は、耐摩耗性に優れた表面層
でかつ感光体ドラムをクリーニングするためのクリーニ
ング機能を維持しつつ、感光体ドラムとクリーニングブ
レード間で発生する異常振動を抑制できるクリーニング
装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るクリーニング装置、プロセスカートリッ
ジ及び画像形成装置の代表的な構成は、記録シートに画
像を形成する画像形成装置の移動可能な感光体ドラムを
クリーニングするクリーニング装置において、前記感光
体ドラムに当接し感光体ドラムに残留するトナーを除去
するクリーニング部材と、を有し、前記感光体ドラムの
表面層のテーバー摩耗試験機での摩耗量が１．５ｍｇ以
下の時、前記感光体ドラムの表面層と前記クリーニング
部材との動摩擦係数が、５０ｍｍ／ｍｉｎの走査速度で
測定した動摩擦係数≦０．９、且つ３ｍｍ／ｍｉｎの走
査速度で測定した動摩擦係数≦５０ｍｍ／ｍｉｎの走査
速度で測定した動摩擦係数＊１．１の範囲にあることを
特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係るクリーニング装置、
プロセスカートリッジ及び画像形成装置の実施形態につ
いて、図を用いて説明する。図１は本発明を適用した電
子写真方式の画像形成装置（例えばプリンタ、複写機
等）の概略図であり、この装置について簡単に説明す
る。

【００１０】図１に示すように、感光体ドラム１は帯電
手段２（ここでは帯電ローラー、このほかにブラシやコ
ロナ帯電がある）によって所定の表面電位に帯電され
る。そこに露光手段３（例えば、複写機の場合には原稿
からの反射光、プリンターの場合にはコンピューター等
のホストからの信号に応じたレーザ光等）によって潜像
が形成され、現像手段４によって潜像が顕像化される。
そして転写手段５によって記録シート９に未定着のトナ
ー像が転写される。これが定着手段８によって記録シー
トとトナー像が定着されるのが一般的な電子写真プロセ
スである。また、感光体ドラム１は、クリーニング装置
７によりクリーニングされ、感光体ドラム１に残った残
トナーが取り除かれ、次の画像形成に備える。なお、ク
リーニング装置７は、画像形成装置に一体に形成されて
いる必要は無く、画像形成装置に着脱可能なプロセスカ
ートリッジの一部であってもよい。

【００１１】ここで本発明に関係するクリーニング装置
７について詳細に説明する。クリーニング装置７は、ク
リーニング部材であるクリーニングブレード６を有し、
クリーニングブレード６は、感光体ドラム１に対する当
接角が２０°で、感光体ドラム１に対する侵入量は１．
０ｍｍであり、この時のクリーニングブレード６の線圧
は３６ｇ／ｃｍになっている。また、クリーニングブレ
ード６は、自由長が３ｍｍから２０ｍｍ、ゴム硬度が４
５度から８５度、板厚が０．５ｍｍから３．０ｍｍとな
るように構成する。

【００１２】このような設定とすることにより、シート
搬送中のクリーニング不良が発生することを防ぐことが
できる。

【００１３】また、感光体ドラム１は、表面層の樹脂の
粘度平均分子量を上げたり、耐摩耗性に優れた樹脂を用
いることにより、感光体ドラム１の特性の向上を図って
いる。しかしながら、表面層の樹脂の粘度平均分子量が
大きくなったり、耐摩耗性に優れた樹脂を用いることに
より動摩擦係数が上昇しｓｔｉｃｋ−ｓｌｉｐ振動が起
こりやすくなる。これは樹脂の損失弾性率が大きくなる
ことに依存していると考えられる。したがって、感光体
ドラム１の損失弾性率を小さくすることが根本的な対策
となるが、耐摩耗性との両立が難しい。

【００１４】以下、感光体ドラム１の構成について説明
し、損失弾性率を小さくすることと、耐摩耗性とを両立
することができる感光体ドラム１の構成について検討す
る。

【００１５】感光体ドラム１は、導電性支持体の上に感
光層（表面層）を設けた構成としている。

【００１６】導電性支持体としては、支持体自体が導電
性をもつもの、例えばアルミニウム、アルミニウム合
金、ステンレス、クロム、チタンなどを用いることがで
き、そのほかにアルミニウム、アルミニウム合金、酸化
インジウム−酸化錫合金などを真空蒸着によって被膜形
成された層を有する前記導電性支持体やプラスチック、
導電性粒子（例えばカーボンブラック、酸化錫粒子な
ど）を適当なバインダーとともにプラスチックや紙に含
浸した支持体、導電性バインダーを有するプラスチック
などを用いることができる。

【００１７】また、感光体ドラム１は、導電性支持体と
感光層の中間に、バリヤー機能と接着機能をもつ下引層
を設けた構成とすることもできる。下引層は、カゼイ
ン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレ
ン−アクリル酸コポリマー、ポリアミド、ポリウレタ
ン、ゼラチン、酸化アルミニウムなどによって形成でき
る。下引層の膜厚は、５μｍ以下、好ましくは０．５〜
３μｍが適当である。下引層はその機能を発揮するため
には、１０⁷ Ω・ｃｍ以上であることが望ましい。

【００１８】感光層は、露光により電荷担体を発生する
電荷発生層と、発生した電荷担体を輸送する能力を持つ
電荷輸送層との組み合わせからなる感光層を用いること
ができる。

【００１９】電荷発生層は、アゾ顔料、キノン顔料、キ
ノシアニン顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスベ
ンゾイミダゾール顔料、フタロシアニン顔料、キナクド
リン顔料などの電荷発生材料の１種類あるいは２種類以
上を蒸着するか、または適当なバインダーと共に（バイ
ンダーが無くても可）分散し塗工によって形成できる。

【００２０】バインダーは、広範囲な絶縁性樹脂または
有機光導電性ポリマーから選択できる。たとえば絶縁性
樹脂としてはポリビニルブチラール、ポリアリレート
（ビスフェノールＡとフタル酸の縮重合体等）、ポリカ
ーボネート、ポリエステル、フェノキシ樹脂、アクリル
樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド、セルロー
ス系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポ
リビニルアルコールなどを挙げることができる。

【００２１】また、有機光導電性ポリマーとしては、カ
ルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレ
ンなどが挙げられる。

【００２２】電荷発生層の膜厚は０．０１〜１５μｍ、
好ましくは０．０５〜５μｍであり、電荷発生層と結着
剤との重量比は１０：１〜１：２０である。

【００２３】電荷発生層用塗料に用いる溶剤は、使用す
る樹脂や電荷輸送材料の溶解性や分散安定性から選択さ
れるが、有機溶剤としてはアルコール類、スルホキシド
類、エーテル類、エステル類、脂肪族ハロゲン化炭化水
素類あるいは芳香族化合物などを用いることができる。

【００２４】塗工は、浸漬コーティング法、スプレーコ
ーティング法、マイヤーバーコーティング法、ブレード
コーティング法などのコーティング法を用いて行なうこ
とができる。

【００２５】電荷輸送層は、電荷輸送材料を成膜性のあ
る樹脂に溶解させて形成される。本発明に用いられる有
機の電荷輸送材料の例としては、ヒドラゾン系化合物、
スチルベン系化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾー
ル系化合物、チアゾール系化合物、トリアリールメタン
系化合物などが挙げられる。これらの電荷輸送物質は１
種または２種以上組み合わせて用いることができる。

【００２６】電荷輸送層に用いる結着剤の例としては、
フェノキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルブチ
ラール、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリアミド、
アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、メタクリル樹
脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、アルキド樹脂、ポリ
カーボネート、ポリウレタンあるいはこれらの樹脂の繰
返し単位のうち２つ以上を含む共重合体、たとえばスチ
レン−ブタジエンコポリマー、スチレン−アクリロニト
リルコポリマー、スチレン−マレイン酸コポリマーなど
を挙げることができる。また、ポリ−Ｎ−ビニルカルバ
ゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレンな
どの有機光導電性ポリマーからも選択できる。

【００２７】電荷輸送層の膜厚は５〜５０μｍ、好まし
くは８〜３０μｍであり、電荷輸送物質と結着剤との重
合比は５：１〜１：５、好ましくは３：１〜１：３程度
である。また、必要に応じて、酸化防止剤や潤滑性付与
のための樹脂やオイルを混合したり、無機／有機微粒子
を分散したりできる。塗工は前述のようなコーティング
法を用いて行なうことができる。

【００２８】次に、上述した感光体ドラム１の構成の具
体的な例を挙げ、耐摩耗性、動摩擦係数、ｓｔｉｃｋ−
ｓｌｉｐ振動の観点から実施に適した構成について検討
する。尚、以下、実施に適した感光体ドラム１の構成の
例を実施例と、実施に適さない感光体ドラム１の構成の
例を比較例として示した。

【００２９】（実施例１）導電性支持体としてφ３０、
長さ３５７．５ｍｍのアルミニウム素管を用い、下地層
としてアルコール可溶性ポリイミド樹脂１００重量部を
メタノール５００重量部に溶解したものをディッピング
法にて１μｍ塗布し８０度で１０分乾燥した。

【００３０】次に電荷発生層として、ブチラール樹脂５
０重量部をメチルエチルケトン３００重量部に溶解し、
これに無金属フタロシアニン顔料１０重量部を分散した
液をディッピング法にて０．２μｍ塗布し、９０度で３
０分乾燥した。

【００３１】この上に表面層となる電荷輸送層として、
粘度平均分子量が５００００のポリアリレート１００重
量部と、電荷輸送物質としてヒドラゾン系化合物１５０
重量部と、フッ素系有機樹脂微粒子６０重量部をモノク
ロロベンゼン８００重量部に溶解／分散しディッピング
塗布法にて３０μｍ塗布し１５０度で６０分乾燥した。

【００３２】このように構成した感光体ドラム１の動摩
擦係数は、走査速度が５０ｍｍ／ｍｉｎのときが０．７
８で３ｍｍ／ｍｉｎの時が０．７８であり、テーバー摩
耗試験による摩耗量は１．２５ｍｇであった。動摩擦係
数は、新東科学株式会社製ＨＥＩＤＯＮ１４ＤＲで、ウ
レタン製のブレードチップ１．２ｍｍ厚、幅１ｍｍを用
いて測定した。

【００３３】テーバー摩耗試験の条件は、回転円盤の回
転速度は６０ｒｐｍ、試験片に加える荷重は、４．９Ｎ
（５００ｇｆ）２個、試験回数は、連続１０００回、摩
耗くず吸入孔の風量は、０．５ｍ³、研磨材は、＃２０
００のラッピングテープを用いた。

【００３４】感光体ドラム１を、キヤノン製デジタル複
写機ＭＥＤＩＯ ＧＰ４０５に装着して１枚間欠モード
で５００００枚耐久し、ドラム停止直前の低速回転時の
異常音の発生の有無を検討した。異常音は複写機本体の
稼動音に比較して大きいか小さいかを判断基準とした。

【００３５】以下の実施例、比較例にて、平均粒径０．
１ミクロンのフッ素系有機樹脂微粒子の混合量、電荷輸
送剤の固形分中の比率、シリコン系の潤滑性樹脂の添加
量の検討を行った。

【００３６】図２乃至図４は、下記の実施例、比較例に
おけるテーバー摩耗量、動摩擦係数Ａ、動摩擦係数Ｂ、
動摩擦係数Ｂ／動摩擦係数Ａ、異常音判定をまとめたも
のである。

【００３７】（実施例２）表面層のフッ素系有機樹脂微
粒子を５０重量部にした以外は実施例１と同じドラムを
作成した。

【００３８】（実施例３）表面層のフッ素系有機樹脂微
粒子を４０重量部にした以外は実施例１と同じドラムを
作成した。

【００３９】（比較例６）表面層のフッ素系有機樹脂微
粒子を３０重量部にした以外は実施例１と同じドラムを
作成した。

【００４０】（比較例７）表面層のフッ素系有機樹脂微
粒子を２０重量部にした以外は実施例１と同じドラムを
作成した。

【００４１】（比較例１）表面層の電荷輸送剤の固形分
中の比率を２０ｗｔ％にし、フッ素系有機樹脂微粒子を
混合しない以外は実施例１と同じドラムを作成した。

【００４２】（比較例２）表面層の電荷輸送剤の固形分
中の比率を３０ｗｔ％にした以外は比較例１と同じドラ
ムを作成した。

【００４３】（比較例３）表面層の電荷輸送剤の固形分
中の比率を４０ｗｔ％にした以外は比較例１と同じドラ
ムを作成した。

【００４４】（比較例４）表面層の電荷輸送剤の固形分
中の比率を５０ｗｔ％にした以外は比較例１と同じドラ
ムを作成した。

【００４５】（比較例５）表面層の電荷輸送剤の固形分
中の比率を６０ｗｔ％にした以外は比較例１と同じドラ
ムを作成した。

【００４６】（実施例４）表面層の樹脂のうち１０ｗｔ
％を潤滑性樹脂にした以外は比較例３と同じドラムを作
成した。

【００４７】（実施例５）表面層の樹脂のうち７ｗｔ％
を潤滑性樹脂にした以外は比較例３と同じドラムを作成
した。

【００４８】（実施例６）表面層の樹脂のうち５ｗｔ％
を潤滑性樹脂にした以外は比較例３と同じドラムを作成
した。

【００４９】（実施例７）表面層の樹脂のうち３ｗｔ％
を潤滑性樹脂にした以外は比較例３と同じドラムを作成
した。

【００５０】（比較例８）表面層の樹脂のうち１ｗｔ％
を潤滑性樹脂にした以外は比較例３と同じドラムを作成
した。

【００５１】図２に示すように、テフロン（登録商標）
添加量（フッ素系樹脂微粒子の量）が少ないとかえって
動摩擦係数が上がってしまった。その後添加量が増える
に従い摩耗量が減少し、動摩擦係数も下がり、実施例１
〜３（フッ素系樹脂微粒子：４０重量部以上、テーバー
摩耗量：１．５０以下、動摩擦係数Ａ：０．９０以下、
動摩擦係数Ｂ：動摩擦係数Ａ＊１．１以下）で量異常音
も発生しなくなった。

【００５２】図３に示すように、電荷輸送剤の割合（Ｃ
ＴＭ/（ＣＴＭ＋ＣＴＢ）を減らしてテーバー摩耗量を
低減すると、動摩擦係数は増加し、比較例１〜３（電荷
輸送剤の割合：４０％以下、テーバー摩耗量：１．５０
以下））で、動摩擦係数Ａが１．００以上、動摩擦係数
Ｂが動摩擦係数Ａ＊１．１以上となり異常音が発生し
た。

【００５３】図４に示すように、潤滑性樹脂としてシリ
コン系のものを用いた。動摩擦係数においては、フッ素
系の潤滑性樹脂の方が効果があるが、フッ素系の潤滑性
樹脂では電子写真特性の悪化が懸念される。このため、
シリコン系の樹脂を用いることにより、電子写真特性の
悪化を防止することができる。

【００５４】少量の添加では効果が少ないが、実施例４
〜７（ＣＡＭ添加量：３％以上、テーバー摩耗量：１．
５０以下、動摩擦係数Ａ：０．９０以下、動摩擦係数
Ｂ：動摩擦係数Ａ＊１．１以下）で異常音が消える。こ
のとき、テーバー摩耗はあまり変化しないが、大量に添
加するとやや増える傾向にある。

【００５５】上述の結果より、感光体ドラム１の表面層
をテーバー摩耗量が１．５ｍｇ以下かつ、 動摩擦係数Ａ ≦ ０．９ かつ、 動摩擦係数Ｂ ≦ 動摩擦係数Ａ＊１．１ 動摩擦係数Ａ ：５０ｍｍ／ｍｉｎの走査速度で測定し
た動摩擦係数 動摩擦係数Ｂ ：３ｍｍ／ｍｉｎの走査速度で測定した
動摩擦係数 とすることにより、感光体ドラム１の回転開始時／停止
時などの低速回転時にクリーニングブレード６と感光体
ドラム１の間で発生する異常振動（ｓｔｉｃｋ−ｓｌｉ
ｐ振動）を抑制することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、感光体ドラムの表
面層のテーバー摩耗試験機での摩耗量が１．５ｍｇ以下
の時、前記感光体ドラムの表面層と前記クリーニング部
材との動摩擦係数Ａが０．９以下でかつ、動摩擦係数Ｂ
が動摩擦係数Ａ＊１．１以下とすることにより、耐摩耗
性に優れた表面層でかつ感光体ドラムをクリーニングす
るためのクリーニング機能を維持しつつ、感光体ドラム
とクリーニングブレード間で発生する異常振動を抑制で
きるクリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像
形成装置を提供することができる。

【００５７】動摩擦係数Ａ：５０ｍｍ／ｍｉｎの走査速
度で測定した動摩擦係数 動摩擦係数Ｂ：３ｍｍ／ｍｉｎの走査速度で測定した動
摩擦係数

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置を示す図である。

【図２】フッ素系有機樹脂微粒子混合量の検討結果であ
る。

【図３】電荷輸送剤の固形分中の比率の検討結果であ
る。

【図４】潤滑性樹脂の添加量の検討結果である。

【符号の説明】

１ …感光体ドラム ２ …帯電手段 ３ …露光手段 ４ …現像手段 ５ …転写手段 ６ …クリーニングブレード ７ …クリーニング装置 ８ …定着手段 ９ …記録シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H068 AA28 2H134 GA01 GB02 HD01 HD04 HD06 HD11 HD17 HD19 KD08 KG08 KH05 KH15

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録シートに画像を形成する画像形成装
   置の移動可能な感光体ドラムをクリーニングするクリー
   ニング装置において、 前記感光体ドラムに当接し感光体ドラムに残留するトナ
   ーを除去するクリーニング部材と、を有し、 前記感光体ドラムの表面層のテーバー摩耗試験機での摩
   耗量が１．５ｍｇ以下の時、前記感光体ドラムの表面層
   と前記クリーニング部材との動摩擦係数が、５０ｍｍ／
   ｍｉｎの走査速度で測定した動摩擦係数≦０．９、且つ
   ３ｍｍ／ｍｉｎの走査速度で測定した動摩擦係数≦５０
   ｍｍ／ｍｉｎの走査速度で測定した動摩擦係数＊１．１
   の範囲にあることを特徴とするクリーニング装置。
2. 【請求項２】 前記クリーニング部材の当接角度が１８
   度から３５度であることを特徴とする請求項１に記載の
   クリーニング装置。
3. 【請求項３】 前記クリーニング部材の自由長が３ｍｍ
   から２０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の
   クリーニング装置。
4. 【請求項４】 前記クリーニング部材のゴム硬度が４５
   度から８５度であることを特徴とする請求項１に記載の
   クリーニング装置。
5. 【請求項５】 前記クリーニング部材の板厚が０．５ｍ
   ｍから３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記
   載のクリーニング装置。
6. 【請求項６】 前記クリーニング部材の侵入量が０．１
   ｍｍから２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に
   記載のクリーニング装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６に記載のクリーニング装
   置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 【請求項８】 請求項１乃至６に記載のクリーニング装
   置を有することを特徴とする画像形成装置。