JP2005164619A

JP2005164619A - クリーニング装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2005164619A
Application number: JP2003399385A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kato; 洋加藤; Atsunori Kitazawa; 淳憲北澤; Masanori Nakada; 将範中田; Takeshi Ikuma; 健井熊
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】過剰なスティックスリップを抑制し、トナー担持体上の残留トナーを確実にクリーニングすることができるクリーニング装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】被当接体５に当接して当該被当接体５上の不要物を除去するクリーニングブレード３０を備えるクリーニング装置において、クリーニングブレード３０を、第一層３１と、第一層３１よりタック性の小さい第二層３２とからなる二層構造とするとともに、当該クリーニングブレード３０の被当接体５への当接状態において、被当接体５との相対移動方向上流側に前記第一層３１を、相対移動方向下流側に前記第二層３２をそれぞれ被当接体５に当接させるように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの静電方式の画像形成装置において使用される像担持体や中間転写体などのトナー担持体上に残存したトナーを除去するクリーニングブレードを備えたクリーニング装置及び画像形成装置に関する。

静電方式の画像形成装置においては、一般に、感光体の表面に静電荷を蓄積させ、その上に画像データに由来した露光を行って静電潜像を形成し、次に、帯電トナーを静電潜像に付着させてトナー像を作り、このトナー像を記録用紙に転写し、さらに加熱圧着させて記録用紙にトナーを固着させることによって画像形成を行っている。この画像形成の際、感光体上のトナーが完全に転写されれば問題は無いが、一部が感光体上に残ってしまう場合がある。この場合、そのまま次の画像形成処理を行うと次の記録用紙上に前の画像が残り残像（ゴースト）を発生させてしまい、画像品質を著しく劣化させてしまう。そのため、トナー像を転写した後の感光体上に残留したトナーは取り除く必要がある。

感光体上の残留トナーは、クリーニングブレードによって取り除かれる。クリーニングブレードは、感光体表面に当接するように設けられており、感光体が回転することによって摺擦してトナーを掻き落とすように構成されている。この際、クリーニングブレードと感光体との間には摩擦が生じるため、クリーニングブレードと感光体との間で「スティックスリップ」が発生する。スティックスリップとは、クリーニングブレードがスティック状態とスリップ状態とを交互に繰り返して起こす現象をいい、より具体的には、クリーニングブレードは回転する感光体と接触しているため、感光体から摩擦力を受けて変形し、応力を生じる。その応力が所定より小さい場合には、クリーニングブレードは感光体に張り付いて滑りを生じない「スティック状態」にあり、感光体の更なる回転に伴ってクリーニングブレードの応力が大きくなり所定の限界に達するとき、クリーニングブレードと感光体との間に滑りが生じて「スリップ状態」となるものをいう。

クリーニングブレードとしては、残留トナーを除去する観点からタック性が高い材料より構成されたものが好ましい。しかしながら、タック性が高すぎるとスティックスリップの振幅が過剰となり、スティック状態からスリップ状態に変化する際にクリーニングブレードと感光体との間に隙間が生じ、残留トナーがすり抜け、クリーニング不良を発生させてしまう問題があった。特に、近年の画像形成装置においては高品質の画像形成が求められるようになっており、それに伴ってトナーとして、より小さいトナー（小粒径トナー）、より球形のトナー（球形トナー）が用いられるようになっていることから、すり抜けなどによる不具合が発生し易くなっていた。

一方、スティックスリップの振幅を抑制するためには、クリーニングブレードの硬度を高める（タック性を下げる）ことが好ましい。しかしながら、クリーニングブレードを硬度の高い材料から構成すると、スティックスリップによってクリーニングブレード部材内に発生する応力が集中する部分（応力集中部）が破損し易くなってしまう問題があった。

特許文献１には、エッジ層とベース層とからなる二層構造のクリーニングブレードが提案されているが、トナー担持体との当接状態を制御する、また、応力集中部を制御するなどは、全く記載されていない。

特開２００２−２１４９８９号公報

本発明はこのような実情に鑑みなされたものであり、その課題は、過剰なスティックスリップを抑制し、トナー担持体上の残留トナーを確実にクリーニングすることができるクリーニング装置及び画像形成装置を提供することにある。

また、本発明の別の課題は、スティックスリップに由来する応力集中部の破損を回避して長期間に渡って良好なクリーニング性を得ることができるクリーニング装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係るクリーニング装置の発明は、被当接体に当接して当該被当接体上の不要物を除去するクリーニングブレードを備え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を、第一層と、前記第一層よりタック性の小さい第二層とからなる二層構造とするとともに、当該クリーニングブレードの前記被当接体への当接状態において、前記被当接体との相対移動方向上流側に前記第一層を、相対移動方向下流側に前記第二層をそれぞれ前記被当接体に当接させるように構成されていることを特徴とする。

この特徴によれば、クリーニングブレードの第一層及び第二層を共に被当接体に当接させ、被当接体との相対移動方向上流側に位置する、タック性の大きい第一層で被当接体上の不要物を確実にトラップして取り除くことができるとともに、タック性が小さい第二層で過剰なスティックスリップを抑制することが可能である。

すなわち、クリーニングブレードを二層構造とすることによって各層ごとに機能分離させ、タック性が第二層より大きい第一層において不要物を確実に除去することができるとともに、第一層よりタック性が小さい、つまり硬度が高い第二層によってクリーニングブレード全体のスティックスリップの振幅を小さくして、不要物のすり抜けなどに由来する不具合を回避することができる。よって、高いクリーニング性能を発揮することが可能である。

また、クリーニングブレードの第一層及び第二層を共に被当接体に当接させる構成であるため、スティックスリップに由来する応力集中部をタック性の大きい（硬度の低い）第一層に構成させることができ、もって当該応力集中部の破損を回避することが可能である。

また、本発明の第２の態様に係る画像形成装置の発明は、トナー担持体と、前記トナー担持体に当接して当該トナー担持体上の残留トナーを除去するクリーニングブレードとを備える画像形成装置において、前記クリーニングブレードを、第一層と、前記第一層よりタック性の小さい第二層とからなる二層構造とするとともに、当該クリーニングブレードの前記トナー担持体への当接状態において、前記トナー担持体との相対移動方向上流側に前記第一層を、相対移動方向下流側に前記第二層をそれぞれ前記トナー担持体に当接させるように構成されていることを特徴とする。

この特徴によれば、クリーニングブレードの第一層及び第二層を共にトナー担持体に当接させ、トナー担持体との相対移動方向上流側に位置する、タック性の大きい第一層でトナー担持体上の残留トナーを確実にトラップして取り除くことができるとともに、タック性が小さい第二層で過剰なスティックスリップを抑制することが可能である。

すなわち、クリーニングブレードを二層構造とすることによって各層ごとに機能分離させ、タック性が第二層より大きい第一層において残留トナーを確実に除去することができるとともに、第一層よりタック性が小さい、つまり硬度が高い第二層によってクリーニングブレード全体のスティックスリップの振幅を小さくして、トナーのすり抜けなどに由来する不具合を回避することができる。よって、小粒径トナー・球形トナーであっても高いクリーニング性能を発揮することが可能である。

また、クリーニングブレードの第一層及び第二層を共にトナー担持体に当接させる構成であるため、スティックスリップに由来する応力集中部をタック性の大きい（硬度の低い）第一層に構成させることができ、もって当該応力集中部の破損を回避することが可能である。

以下、本発明に係るクリーニング装置及び該クリーニング装置を備えた画像形成装置について説明する。
本発明のクリーニング装置及び画像形成装置において使用される現像剤としてのトナーは特に限定されることはなく、例えば一成分非磁性トナーなどの公知のものを使用できる。

トナー粒子は通常のトナー粒子と同様に３〜８．５μｍ程度の平均粒径を有するものを使用できる。トナーの平均粒径は、例えば精密粒度分布測定装置、マルチサイザーＩＩＩ（ベックマンコールター社製）を用いて測定することができる。なお、本発明においては、トナーの平均粒径は平均体積粒子径を示すものである。

また、トナー粒子の球形度は０．９６以上のものを使用できる。トナーの平均球形度は、例えばフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００（シスメックス株式会社製）を用いて測定することができる。この装置にはフラットシースフローセルと、このセルを挟んで対向する位置にＣＣＤカメラとストロボとが配置されている。そして、水などに分散させたトナー粒子を吸引してフラットシースフローセルを通過させ、通過する粒子を、ストロボをフラッシュさせた状態で撮影する。得られた画像をコンピューター処理し、個々の粒子の面積（粒子投影面積）および粒子投影像の周囲長を計測し、またコンピューターにより粒子の円相当径を計算することにより個々の粒子の球形度を求めることができる。

次に、図面に基づき本発明のクリーニング装置及び画像形成装置の構成について説明する。
図１はサイクルタイプの画像形成装置の全体構成を示す模式的な断面図である。この画像形成装置１には、装置本体３の内部に「トナー担持体」の一例である感光体５が矢印７方向に回転自在に設けられている。この感光体５の周囲には、回転方向７に沿って、帯電手段としての帯電器９、現像手段としてのロータリー現像ユニット１１、転写体としての中間転写ベルト２１およびクリーニング手段としてのクリーニング装置８が配設されている。

帯電器９は、帯電バイアス回路（図示せず）から帯電バイアスが印加されており、感光体５の外周面を一様に帯電させる。ロータリー現像ユニット１１の下方には露光ユニット１５が設けられ、この露光ユニット１５からは、帯電器９によって帯電された感光体５の外周面に向けて画像形成指令を画像転換して得られる画像データに応じてレーザ光が照射され、感光体５上に画像形成指令に対応する静電潜像を形成する。

このように感光体５上に形成された静電潜像は、ロータリー現像ユニット１１によってトナー現像されることにより可視像化される。本実施形態に係るロータリー現像ユニット１１は、イエロー用の現像器１２Ｙ、シアン用の現像器１２Ｃ、マゼンタ用の現像器１２Ｍおよびブラック用の現像器１２Ｋが回転軸１３を中心として回転自在に設けられている。これらの現像器１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋは、図１に示す如くロータリー現像ユニット１１の回転方向に沿って配列され、その回転方向で位置決めされることにより感光体５に対置した状態でトナーを感光体５に供給する。そして、感光体５上の静電潜像が選択されたトナー色によりトナー像が形成されて可視像化される。図１では、イエロー用の現像器１２Ｙが感光体５に対置して当該感光体５にトナーを供給している状態を示している。

ロータリー現像ユニット１１の上方には、転写ユニット１９が設けられている。この転写ユニット１９は、複数のローラに掛け渡された中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１を回転駆動させる駆動部（図示せず）を備えている。ロータリー現像ユニット１１で現像されたトナー像は、一次転写領域１７で中間転写ベルト２１上に一次転写される。カラー画像を用紙に転写する場合には、感光体５上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト２１上に重ね合わせてカラー像を形成し、二次転写領域２３においてカセット２５から供給された用紙上にカラー像を二次転写する。このようにしてカラー画像が形成された用紙は、定着ユニット２７を経由して装置本体上部に設けられた排出トレイ２９上に搬送される。

感光体５上のトナーが転写により完全に中間転写ベルト２１に転写されれば問題はないが、一部のトナーが感光体５上に残留してしまう。このまま、次の画像形成のための帯電プロセスを行うと、次の画像の上に前の画像が残り残像（ゴースト）を発生させ、画像品質を著しく劣化させてしまう。そのため不要物である残留トナーは除去する必要があり、この残留トナーを除去するのがクリーニング装置８である。

クリーニング装置８は、図２に示すように、被当接体であるトナー担持体としての感光体５の表面に当接するクリーニングブレード３０と、このクリーニングブレード３０を保持するブレードホルダ３９を備えている。クリーニングブレード３０は、タック性の異なる第一層３１及び第二層３２が厚み方向に積層した二層構造となっており、より具体的には、第一層３１と、第一層３１よりタック性が小さい第二層３２とが積層した構成となっている。なお、ブレードホルダ３９は、後述するようにクリーニングブレード３０の第一層３１及び第二層３２が共に感光体５に当接するように、感光体５に対して所定の角度、所定の当接圧をもってクリーニングブレード３０を保持している。

図３は、クリーニングブレード３０が感光体５の表面に当接している状態を示す部分拡大図であり、クリーニングブレード３０の断面構造を示している。図３に示すように、本発明においては、クリーニングブレード３０の第一層３１と第二層３２が共に感光体５の表面に当接するように構成されている。より具体的には、クリーニングブレード３０の感光体５との当接状態において、感光体５の相対移動方向の上流側に第一層３１が、下流側に第二層３２が当接するように構成されている。すなわち、感光体５の回転方向（矢印７の方向）に沿ってクリーニングブレード３０の第一層３１、第二層３２を順にニップさせるように構成されている。

感光体５との当接状態において当該感光体５の回転方向（矢印７の方向）の上流側に位置するクリーニングブレード３０の第一層３１は、ブレードの基材として機能する。第一層３１は、タック値が０．５〜１０gf/mm²の範囲であるものが好ましく、２〜８gf/mm²の範囲のものであるとより好ましい。タック値が０．５gf/mm²未満であるとタック性が乏しく、感光体５上の残留トナーのトラップ性（掻き取り性）が低下してしまう場合がある。また、タック値が１０gf/mm²を越えて大きくなるとタック性が大き過ぎ、たとえ感光体５とのニップ幅を狭くてもスティックスリップが過剰となり、トナーのすり抜けなどが生じやすくなってしまう場合がある。

クリーニングブレード３０の第二層３２は、タック値が０．０１〜０．５gf/mm²の範囲であるものが好ましく、０．０２〜０．４gf/mm²の範囲のものであるとより好ましい。タック値が０．０１gf/mm²未満であるとタック性が乏し過ぎ、トナーのすり抜けが容易に生じてしまう場合がある。また、タック値が０．５gf/mm²を越えて大きくなるとタック性が大き過ぎるためにスティックスリップが過剰となり、トナーのすり抜けなどが生じやすくなってしまう場合がある。

クリーニングブレード３０の第一層３１及び第二層３２は、ポリウレタンから構成したものが好ましい。ポリウレタンは、ポリオール、イソシアネート及び架橋剤を原料として製造することができる。ポリオールとしては、ポリウレタンの製造に用いられるものであれば特に限定されることはなく、例えばポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリカプロラクタムなどを挙げることができる。

イソシアネートとしては、ポリウレタンの製造に用いられるものであれば特に限定されることはなく、例えばジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネートなどを挙げることができる。

架橋剤としては、低分子ジオールと低分子トリオールとの混合物が好ましい。低分子ジオールとしては、例えば１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどを挙げることができる。低分子トリオールとしては、例えばトリメチロールプロパン、トリイソプロパノールアミンなどを挙げることができる。

また、クリーニングブレード３０の第一層３１と第二層３２の厚みは、第一層３１の厚みと第二層３２の厚みとの和（すなわち、クリーニングブレード３０の厚み）に対する第二層３２の厚みの比（すなわち、クリーニングブレード３０の厚みに対する第二層３２の厚みの割合）が、０．０５〜０．３となるように構成することができる。上記範囲であると、二層構造による効果を有効に発現することができる。

本発明においては、クリーニングブレード３０は、上述したように第一層３１と第二層３２との二層構造からなるものであり、トナー担持体としての感光体５との当接状態において、第一層３１及び第二層３２が共に感光体５に当接するように構成されている。そして、感光体５との相対移動方向上流側に位置する第一層３１において残留トナーを確実にトラップして取り除き、第二層３２においてクリーニングブレード全体のスティックスリップを抑制することができるものである。従って、本発明のクリーニング装置及び画像形成装置では、不要物である残留トナーが小粒径トナー・球形トナーであっても、確実にクリーニングすることが可能である。

また、クリーニングブレード３０の第一層３１及び第二層３２を共に感光体５に当接させる構成であるため、図３に示すように、スティックスリップに由来する応力集中部５０がタック性の高い（すなわち、硬度の低い）第一層３１の領域に構成され得るため、当該応力集中部５０の破損を回避することが可能である。その結果、長期間に渡って安定したクリーニング性能を得ることが可能である。

以下、実施例等を挙げて本発明についてより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

クリーニングブレードを構成する材料として、表１に示すタック値がそれぞれ異なる６種の材料を選択した。そして、表２に示すように第一層及び第二層に表１に示す材料からそれぞれ選択し、二層構造のクリーニングブレードを作成した。このクリーニングブレードをセイコーエプソン株式会社製ＬＰ−９３００の感光体に当接させて、５％トナー消費モードで１万枚印字までのクリーニング性能評価試験を行った。なお、クリーニングブレード作成時において第二層の厚み（層厚）は、０．２ｍｍで一定とした。

表２中、二重マル印は１万枚印字においてもクリーニング不良が全く発生しなかったことを示し、マル印は６０００枚印字までクリーニング不良が発生しなかったことを示し、バツ印は２０００枚の印字でクリーニング不良が発生したことを示す。
また、クリーニング性が良好であったクリーニングブレードについて、感光体に当接させた際のニップ幅を表３に示した。表３中、上段に第一層のニップ幅（ｍｍ）を、下段に第二層のニップ幅（ｍｍ）を示した。

なお、タック性の測定は、RHESCA社製タッキング試験機TAC-IIを使用し、IPC-SP-819の規格に準じて測定した。この測定時において、φ５．１ｍｍのSUS304製のブローブ、φ６ｍｍのSUS304製の口金を使用した。測定条件は、予加圧速度３０mm/min、引き上げ速度６００mm/min、予加圧荷重１０gf、加圧時間３秒とした。

さらに、ニップ幅はクリーニングブレードと感光体との接触している部分で、感光体の回転方向における幅と規定し、以下の手順により測定した。（１）残留トナーをクリーニングした状態（例えば、ベタ画像を印刷終了した状態）のカートリッジを取り出してクリーニングブレードを取り外す。（２）取り外したクリーニングブレードの先端部を顕微鏡で観察する。（３）先端部の一部にはクリーニングされたトナーが付着しているが、感光体と接触している部分にはトナーの付着がない。このトナー付着が無い部分をブレード長手方向に５点測定し、その平均値を各層でのニップ幅とした。

以上、表１〜３に示すように、クリーニングブレードを、第一層と、この第一層よりタック性が小さい第二層との二層構造とし、感光体の回転方向に沿って第一層、第二層を共に感光体に当接させるように構成することにより、高いクリーニング性を発揮することが可能である。また、クリーニング性が良好な実施例では、表３に示すように、第一層及び第二層が共に、確実に感光体に当接していることがわかる。

また、クリーニングブレードの第一層及び第二層を共に感光体に当接させることにより、スティックスリップに由来してクリーニングブレード内に構成される応力集中部が、タック性の高い（硬度の低い）第一層の領域に形成されるため、当該応力集中部の破損を回避することが可能である。特に、表３に示すように、クリーニングブレードのニップ幅（すなわち、第一層のニップ幅と第二層のニップ幅との和）が、第二層の層厚（本実施例においては、０．２ｍｍ）より大きい場合に、応力集中部の破損を確実に回避することが可能であることがわかる。

静電方式の画像形成装置において使用される像担持体や中間転写体等のトナー担持体上に残留したトナーを除去するクリーニングブレードを備えたクリーニング装置及び画像形成装置に利用可能である。

画像形成装置の概略構成図。クリーニング装置の概略構成図。クリーニングブレードの当接状態を示す部分拡大図。

符号の説明

１画像形成装置、３装置本体、５感光体、７感光体の回転方向、８クリーニング装置、９帯電器、１１ロータリー現像ユニット、１２現像器、１５露光ユニット、１７一次転写領域、１９転写ユニット、２１中間転写ベルト、２３二次転写領域、２５カセット、２７定着ユニット、２９排出トレイ、３０クリーニングブレード、３１第一層、３２第二層、３９ブレードホルダ、５０応力集中部、

Claims

被当接体に当接して当該被当接体上の不要物を除去するクリーニングブレードを備え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を、第一層と、前記第一層よりタック性の小さい第二層とからなる二層構造とするとともに、当該クリーニングブレードの前記被当接体への当接状態において、前記被当接体との相対移動方向上流側に前記第一層を、相対移動方向下流側に前記第二層をそれぞれ前記被当接体に当接させるように構成されていることを特徴とする、クリーニング装置。
トナー担持体と、前記トナー担持体に当接して当該トナー担持体上の残留トナーを除去するクリーニングブレードとを備える画像形成装置において、
前記クリーニングブレードを、第一層と、前記第一層よりタック性の小さい第二層とからなる二層構造とするとともに、当該クリーニングブレードの前記トナー担持体への当接状態において、前記トナー担持体との相対移動方向上流側に前記第一層を、相対移動方向下流側に前記第二層をそれぞれ前記トナー担持体に当接させるように構成されていることを特徴とする、画像形成装置。