JP2006091566A - クリーニングブレード、及びそれを備えた画像形成装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードエッジ部の十分な低摩擦化を実現し、それによりブレードめくれなどの障害の発生を防止したクリーニングブレード、及びそれを備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 例えば、ブレード基材１の先端部の両面に、接着層２及び表面薄層３を順次形成したクリーニングブレード１７において、表面薄層３としてフッ素樹脂多孔質体層を適用する。また、フッ素樹脂多孔質体層の孔内に離型剤を充填するとよい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に使用されるクリーニングブレード、及びそれを備えた画像形成装置に関する。

走行する像担持体表面に形成したトナー像を転写材に転写した後に、転写に寄与せず、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングする工程を繰り返す画像形成装置は従来から周知である。この種の画像形成装置においては、ウレタンエラストマー等の弾性体からなるクリーニングブレードが、構成が簡単で小型であり、コスト面からも有利であることから、残留トナーのクリーニング手段として従来から広く用いられている。

しかし、像担持体上の残留トナーは電荷を持っているため、像担持体表面との間に強い静電的吸着力が生じており、クリーニングブレードはこのトナー粒子の静電的吸着力に打ち勝ってトナー粒子を像担持体表面から除去しなければならないので、大きな圧力で像担持体表面に押し付けなければならない。加えて、走行する像担持体表面に対して、走行方向に対抗する方向からブレードのエッジを像担持体に圧接させるものが多く、このためブレードエッジと像担持体との間に大きな摩擦力が生じる。実際には、ブレードによって像担持体からかき落とされたトナーが、像担持体とブレードエッジとの間で潤滑剤として働き、摩擦力をある程度引き下げてはいるが、それでもブレードや像担持体が摩耗したり、条件によってはクリーニングブレード先端部が像担持体の回転方向に沿うように反転するという障害（ブレードめくれ）が発生していた。

このような問題を解決する手段として種々の摩擦力低減法が提案されてきた。例えば、反応性ポリシロキサンを用いてウレタンエラストマー自体を改質し、潤滑性を付与する方法が知られている（特開平９−２１８６２４号公報など）。この方法では、ブレードの機械的性質が変化し、へたりが大きくなるなどの問題が生じる場合がある。また摩擦力の低減効果は不十分であることが知られている。

別の方法として、ブレードエッジと像担持体との当接部に固体潤滑剤を介在させる方法が知られている。具体的な手法としては、例えば、固体潤滑剤を低沸点有機溶剤中に分散したスラリーをブレードエッジ部に塗布する方法（特開昭６１−２４０２６９号公報及び特開平２−８２２８３号公報）等がある。固体潤滑剤としては、非層状潤滑剤が多く使用されているが、へき開性固体潤滑剤が使用される場合もある（特開平１０−０３１４０１号公報）。しかし、これらの方法では固体潤滑剤とクリーニングブレード基材との密着性が悪く、固体潤滑剤がブレード表面から剥離して像担持体上に付着し、帯電・露光を害して画像不良を引き起こしたり、剥離に伴う固体潤滑剤の減少で初期画像出し１００枚程度しかブレードめくれを抑制する効果を奏さないといった問題が生じている。

さらに、ウレタンエラストマーを基材とするクリーニングブレード上にナイロン樹脂をコーテイングしたもの（特開昭５９−５２２７３号公報）、フッ化黒鉛を含有するナイロン樹脂の薄膜を形成したもの（特開平４−２４５２８４号公報など）が提案されている。これらの方法において用いられるナイロン樹脂は、有機溶剤に可溶の非晶性ナイロン（共重合ナイロンなど）であり、摩擦係数が大きい。ナイロン６やナイロン６６などの結晶性樹脂は摩擦係数が小さいが、通常用いられる低沸点有機溶剤には不溶であるため使用できない。一般に固体潤滑剤とバインダー樹脂からなる複合材料の摩擦係数は、両者の表面被覆率に依存した荷重平均になると考えられる。したがって、摩擦係数の大きなナイロン樹脂を用いた複合材料のコーテイングにより薄膜を形成する方法では、十分な低摩擦化は困難である。

一方、りん青銅板などの弾性薄板表面にフッ化黒鉛を含有するＰＦＡ樹脂粉末などのフッ素樹脂粉末を３８０℃で焼き付け塗装する方法が提案されている（特開平５−４６０５６号公報）。この方法によれば十分な低摩擦化は達成できるが、高温処理が必要であるためウレタンエラストマーなどの重合体を基材とする通常のブレードには適用できない。

また、特開２０００−１４７９７２公報では、クリーニングブレードの少なくとも先端部であって前記像担持体と当接する部位に、固体潤滑剤を含有するフッ化ビニリデン系樹脂を主成分とする表面薄層と該表面薄層の下に接着層とが形成されているクリーニングブレードが提案されている。しかしながら、固体潤滑剤が偏在して、長期にわたって安定した低摩擦を得ることが困難であった。

また、上記表面薄層を設けるように、クリーニングブレードの先端部をコーティングする場合には、コーティングされた先端部とそれ以外の部位とで、吸湿の差が生じ、これに起因するブレードめくれなどの障害が生じるといった問題もある。
特開平９−２１８６２４号公報 特開昭６１−２４０２６９号公報 特開平２−８２２８３号公報 特開平１０−０３１４０１号公報 特開昭５９−５２２７３号公報 特開平４−２４５２８４号公報 特開平５−４６０５６号公報 特開２０００−１４７９７２公報

したがって、本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明の目的は、ブレードエッジ部の十分な低摩擦化を実現し、それによりブレードめくれなどの障害の発生を防止したクリーニングブレード、及びそれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明のクリーニングブレードは、像担持体表面に当接して残留トナーを除去するものであり、少なくとも前記像担持体と当接するブレード基材の先端部に、フッ素樹脂多孔質体層が形成されていることを特徴としている。

本発明のクリーニングブレードでは、ブレード基材の先端部にコーティングする表面薄層として、フッ素樹脂多孔質体層を適用する。このため、ブレード基材の先端部は、フッ素樹脂多孔質体層の孔を通じて外気と接触した状態となり、コーティングされた先端部とそれ以外の部位とで吸湿の差が生じ難くなり、ブレードめくりなどの障害を防止しつつ、その先端部の十分な低摩擦化を実現することができる。

本発明のクリーニングブレードにおいて、前記フッ素樹脂多孔質体層の孔内には、離型剤が充填されていることが好適である。この構成により、離型剤が均一にフッ素樹脂多孔質体層に添加された状態となる。このため、離型剤が偏在することがなくなり、長期にわたって安定した低摩擦を得てクリーニング性能を維持することが可能となる。

本発明のクリーニングブレードにおいて、前記離型剤は、固体潤滑剤、及び低摩擦樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好適である。前記固体潤滑剤は、フッ化黒鉛、窒化ほう素、及びシリコーン樹脂球形微粒子からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好適である。前記低摩擦樹脂は、フッ化ビニリデン系樹脂であることが好適緒である。前記フッ化ビニリデン系樹脂が、フッ化ビニリデン単独重合体、及び、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好適である。

本発明のクリーニングブレードにおいては、前記離型剤として前記固体潤滑剤を分散した前記低摩擦樹脂が、前記フッ素樹脂多孔質体層の孔内に充填されていることが好適である。また、このときの前記固体潤滑剤の含有量は、前記低摩擦樹脂１００重量部に対して３０〜３００重量部であることが好適である。

本発明のクリーニングブレードにおいては、前記フッ素樹脂多孔質体層と前記ブレード基材との間に接着層を介在させることが好適である。このとき、前記ブレード基材がウレタンエラストマーにより形成され、前記接着層がアルコール可溶性ナイロンであることが好適である。また、前記ブレード基材がウレタンエラストマーにより形成され、前記接着層がポリビニルブチラールであることも好適である。

一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明のクリーニングブレードを有すことを特徴としている。

また、本発明の画像形成装置においては、前記像担持体表面に、潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置をさらに有することが好適である。この構成により、より効果的に、長期にわたって安定した低摩擦を得てクリーニング性能を維持することが可能となる。

本発明によれば、ブレードエッジ部の十分な低摩擦化を実現し、それによりブレードめくれなどの障害の発生を防止したクリーニングブレード、及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面通して同じ符合を付与して説明する。

本実施形態に係る画像形成装置１０は、図１に示すように、矢印Ｂ方向に回転するドラム状の感光体１１（像担持体）を有し、この感光体１１の表面を帯電装置（帯電ロール）１２により均一に帯電した後、その表面に走査露光式等の潜像書き込み装置１３により画像情報に基づく露光を行って静電潜像を形成し、その静電潜像を現像装置１４により現像してトナー像として可視化するようになっている。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１０は、感光体１１上のトナー像を、記録用紙等の記録媒体Ｐに直接又は中間転写体を介して静電的に転写するようになっている。この際、トナー像の記録媒体Ｐ又は中間転写体への転写は転写装置１５により行う。本実施形態では、直接、記録媒体Ｐに転写する形態を示す。トナー像が転写された記録媒体Ｐは定着装置（図示省略）に送り込まれて定着処理される。これによりトナーからなる画像が形成された記録媒体Ｐが得られる。

そして、本実施形態に係る画像形成装置１０は、上記転写後の感光体１１の表面を、クリーニングブレード１７を有するクリーニング装置１６により清掃するようになっている。また、このクリーニング装置１６には、後述するように感光体１１の表面に潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布装置１９が組み込まれている。

クリーニング装置１６は、図２に示すように、感光体１１と対向する側が開口したハウジング２０に、合成ゴム等からなるクリーニングブレード１７をその自由端部が感光体１１の表面に当接するような状態で取付け支持板１７ａにより取り付けている。また、回転軸１８ａの周面にブラシ毛１８ｂが一様に立設されたロール形態のクリーニングブラシ１８をそのブラシ毛１８ｂが感光体１１の表面に当接するような状態で回転可能に取り付けている。

このうちクリーニングブレード１７は、感光体１１の周面（の軸方向の有効幅全域）に対して所定の角度及び食い込み量（例えば食い込み量が０．７〜１．３ｍｍ程度）となるように当接した状態で取り付けられている。クリーニングブラシ１８は、感光体１１の表面（の軸方向の有効幅全域）に対して所定の食い込み量（例えば０．７〜１．３ｍｍ程度）となるように当接した状態で取り付けられているとともに、例えば後述の搬送オーガ２７の回転動力が分配されて矢印Ａ方向に感光体１１と所定の周速差をもって回転駆動するようになっている。

また、このクリーニング装置１６は、そのハウジング２０の底部側に、クリーニングブレード１７やクリーニングブラシ１８等により除去されて落下するトナー、紙粉等を回収ボックス（図示省略）に搬送するスクリュー状の搬送オーガー２１を回転駆動するように設けている。図２中において符号２２は、クリーニングブレード１７等により除去したトナー等が外部にこぼれ出すのを防止するためのシール部材である。

そして、このクリーニング装置１６には、そのクリーニングブラシ１８を潤滑剤塗布用のブラシロールとして兼用し、そのクリーニングブラシ１８のほぼ最上の位置で当接するように配置される固体潤滑剤２３と、この固体潤滑剤２３を通過した後のクリーニングブラシ１８に当接するように配置されるフリッカー（当接部材）２４とを主に備えた潤滑剤塗布装置１９が装備されている。

ここで、クリーニングブレード１７は、ブレード基材の先端部（感光体１１との当接部）に、表面薄層が形成された構成であり、この表面薄層としてフッ素樹脂多孔質体層を適用する。また、ブレード基材と表面薄層（フッ素樹脂多孔質体層）とは、接着層を介在させて接着させてもよい。

クリーニングブレード１７の具体的な構成としては、図３に示すように、ブレード基材１の先端部の両面に、接着層２及び表面薄層３を順次形成した構成、図４に示すように、ブレード基材１の先端部の片面に、接着層２及び表面薄層３を順次形成した構成、図５に示すように、ブレード基材１の先端部の片面に埋め込まれて接着層２及び表面薄層３を順次形成した構成、などが挙げられる。

このクリーニングブレード１７は、例えば、必要に応じて、接着層をデイッピング法、スプレー法、ロールコーティング法などにより形成し、別途作製したフッ素樹脂多孔質体シートを貼着し、さらに必要ならば加熱乾燥することによりクリーニングブレード１７が完成する。

まず、表面薄層としてのフッ素樹脂多孔質体層について説明する。フッ素樹脂多孔質体層の構成材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）膜、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）膜などが挙げられる。

また、その空隙率は、５〜９８％が好ましく、より好ましくは２５〜９５％である。空孔率は、ＪＩＳ Ｋ ６８８５の見掛け密度測定に準拠し、測定した見掛け密度（ρ）より次式：空孔率（％）＝（２．２−ρ）／２．２×１００で計算して求めた値である。

また、その表面粗さ（Ｒａ）は（値）は、０．５〜５μｍが好ましく、より好ましくは１〜４μｍである。この表面粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１により求めた値である。

また、その透気度は、２００ＳＥＣ〜８０００ＳＥＣが好ましく、より好ましくは４００ＳＥＣ〜６０００ＳＥＣである。この透気度は、ＪＩＳ Ｐ８１１７に準じて王研式透気度試験機（加圧式）での測定により求めた値である。

また、その引張強度は、５０Ｎ／ｍｍ²以上であることが好ましく、より好ましくは８０Ｎ／ｍｍ²以上である。このの引張強度は、ＪＩＳ Ｋ ７１２７により測定した値（試験片は２号試験片、試験速度は５０ｍｍ／ｍｉｎ、タテ・ヨコの平均値）である。

また、その膜厚は、１〜３０μｍであることが好ましく、より好ましくは５〜２０μｍである。

このような特性を有するフッ素樹脂多孔質体層としては、充実構造のフッ素樹脂膜が好適に挙げられる。充実構造のフッ素樹脂膜は、離型性、強度、耐摩耗性等に優れているため好適に適用することができる。例えば、充実構造のＰＦＡとＦＥＰは、熱溶融性であるため、例えば、押出しインフレーション法、キャスティング法等により得られた充実構造の薄膜である。また、充実構造のＰＴＦＥは、延伸多孔質ＰＴＦＥ（ｅＰＴＦＥ）フィルムを熱プレスすることにより得られ充実構造の薄膜である。特に、ｅＰＴＦＥフィルムを熱プレスして製造される充実構造のＰＴＦＥ膜は、特に、耐熱性、離型性、強度、耐摩耗性等に優れているため好ましい。

ここで、ｅＰＴＦＥフィルムとは、ＰＴＦＥのファインパウダーを成形助剤と混合することにより得られるペーストの成形体から、成形助剤を除去した後、高温高速度で延伸、さらに必要に応じて焼成することにより得られるもので、一軸延伸の場合、ノード（折り畳み結晶）が延伸方向に直角に細い島状となっていて、このノード間を繋ぐようにすだれ状にフィブリル（折り畳み結晶が延伸により解けて引出された直鎖状の分子束）が延伸方向に配向している。そして、フィブリル間、又はフィブリルとノードとで画される空間が空孔となった繊維質構造となっている。また、二軸延伸の場合には、フィブリルが放射状に広がり、フィブリルを繋ぐノードが島状に点在して、フィブリルとノードとで画された空間が多数存在するクモの巣状の繊維質構造となっている。

このｅＰＴＦＥフィルムは、１軸延伸ｅＰＴＦＥフィルムであってもよいし、２軸延伸ｅＰＴＦＥフィルムであってもよいが、好ましくは２軸延伸ｅＰＴＦＥフィルムである。２軸延伸されたｅＰＴＦＥフィルムは、２軸方向に延伸されているため、１軸延伸されたｅＰＴＦＥフィルムよりも異方性が低く、ＴＤ方向（フィルム幅方向）、ＭＤ方向（フィルム長さ方向）ともに高い強度のＰＴＦＥ膜を得ることができる。

充実構造のＰＴＦＥ膜を製造するには、例えば、先ず、ｅＰＴＦＥフィルムを、第１圧縮工程において、その融点未満の温度で圧縮（加圧）して圧延フィルムを得る。この場合、その圧縮温度は、ＰＴＦＥの融点よりも低い温度であれば特に制約されないが、通常１℃以上、好ましくは１００℃以上低い温度である。圧縮温度が融点以上になると充実フィルムの収縮が大きくなる。その圧縮条件は、得られるフィルムの空孔率が５〜９８％以下、好ましくは２５〜９５％、より好ましくは４０〜９５％以下となるような条件である。圧縮力は、面圧で、例えば、０．０５〜１２０Ｎ／ｍｍ²、好ましくは０．１〜１００Ｎ／ｍｍ²である。

次に、第１圧縮工程において得られる圧延フィルムを、第２圧縮工程において、例えば、ＰＴＦＥの融点以上の温度で圧縮（加圧）する。この場合、その圧縮温度は、ＰＴＦＥの融点以上の温度であればよく、特に制約されないが、通常、その融点よりも１〜１００℃、好ましくは２０〜８０℃高い温度である。ｅＰＴＦＥフィルムを融点以上に加熱することにより、充実膜表面の平滑性を高めることができる。圧縮温度は、圧力を開放する時点で融点よりも低い温度まで下げられていることが好ましい。融点以上の温度で圧力を開放すると、充実フィルムの収縮が大きくなり、又皺が入り易くなる。圧縮条件は、得られる充実構造のフィルムの空孔率が上記範囲となるようにな条件である。その圧縮力は、面圧で、例えば、５〜５０Ｎ／ｍｍ²、好ましくは５〜３０Ｎ／ｍｍ²程度である。

この際、ｅＰＴＦＥフィルムを圧縮しながらＰＴＦＥの融点以上の温度をかけた後、圧力を保持した状態でＰＴＦＥの融点以下の温度まで冷却することがよく、これにより１パスで充実膜を製造することができる。この方法によれば、ｅＰＴＦＥフィルムに圧縮開始時点からＰＴＦＥの融点以上の温度をかけても、ｅＰＴＦＥフィルムにかけられた圧力が開放される前にＰＴＦＥの融点より低い温度まで冷却されるため、得られる充実構造の膜に収縮がほとんど起こらない。例えば、ベルトプレス装置を用いれば、ｅＰＴＦＥフィルムがベルト間で圧縮された状態で、ＰＴＦＥの融点以上の温度をかけた後、融点より低い温度まで冷却することにより、収縮の小さい充実膜を得ることができる。

また、この方法によれば、スカイビング法では困難であった薄膜（例えば５０μｍ以下）の透明ＰＴＦＥ薄膜を容易に得ることができる。また、得られるＰＴＦＥ膜の表面粗さ（Ｒａ）は、第２圧縮工程で圧縮（加圧）手段（プレス板を用いて熱プレスを行うときにはそのプレス板、熱プレス板で圧縮するときには、主にその耐熱性フィルム）の表面粗さ（Ｒａ）で決まる。

なお、充実構造のフッ素樹脂膜は、特開２００３−２５４３２４公報に従って作製することができる。

また、フッ素樹脂多孔質体層の孔内には、離型剤が充填されていることが好適である。この離型剤としては、固体潤滑剤、及び低摩擦樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。

固体潤滑剤としては、へき開性を有する一群の固体潤滑剤が好適に挙げられる。へき開性固体潤滑剤は、原子又は原子団が平面状に配列してシート構造を作り、この平面に垂直な方向にシート構造の繰り返しが見られるような層状構造又は層構造、あるいは層状格子の結晶構造を有している。

へき開性固体潤滑剤としては、例えば、二硫化モリブデン、二硫化ジルコニア、二硫化タングステンなどの金属ジカルコゲナイド；水酸化マグネシウム（ＩＩ）、水酸化カルシウム（ＩＩ）、水酸化亜鉛（ＩＩ）などの金属二価水酸化物；黒鉛；窒化ほう素；フッ化黒鉛；雲母；フタロシアニン；及びタルクなどから選ばれた少なくとも１種を用いることができる。上記各種へき開性固体潤滑剤のうちで黒鉛、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン及び窒化ほう素が潤滑性、安全性などに優れているため特に好ましい。

その他の固体潤滑剤としては、三次元架橋構造を有するシリコーン樹脂球形微粒子が好適である。該シリコーン樹脂球形微粒子はメチルトリアルコキシシランを原料として、加水分解反応及び脱水縮合反応を順次経由して合成される潤滑性に優れた球形微粒子である。

特に、固体潤滑剤としては、フッ化黒鉛、窒化ほう素、及びシリコーン樹脂球形微粒子からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好適である。

固体潤滑剤の粒子径は、異形粒子の場合には測定法により異なる値が得られることが多いため一概にはいえないが、レーザー散乱法で測定した個数平均径が１０μｍ以下であることが望ましい。１０μｍを超える場合にはトナー粒子のすり抜けが著しくなり、クリーニング不良が発生する場合がある。

また、低摩擦樹脂は、フッ化ビニリデン系樹脂が好適に挙げられる。フッ化ビニリデン系樹脂としてはフッ化ビニリデンの単独重合体又はフッ化ビニリデンと他の重合性単量体との共重合体が挙げられる。共重合体としては、例えば、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びフッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレン３元共重合体などが実用されている。これらのうちで、フッ化ビニリデンを６０モル％以上含有する共重合体及び単独重合体が好適であり、特にフッ化ビニリデン単独重合体が潤滑性、耐摩耗性などの点で好ましい。

フッ化ビニリデン系共重合体において、フッ化ビニリデン単位の含有量が６０モル％未満である場合には該共重合体の結晶化度が低下し、低弾性率でゴム的であり潤滑性に劣る樹脂（又はゴム）となる。

フッ化ビニリデン系樹脂は、いわゆるフッ素ゴムとは異なり、結晶性樹脂であるため潤滑性に優れている。さらに、低沸点有機溶剤、特にアセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系や酢酸エチルなどのエステル系有機溶剤に可溶であることから、コーテイング等の手法により緻密な薄膜を形成することができ、一方、有機溶剤は蒸発により容易に除去することができる。

特に、離型剤として、固体潤滑剤を分散した低摩擦樹脂をフッ素樹脂多孔質体層の孔内に充填させることが好適である。これにより、長期に渡り効果的にクリーニング性能を維持させることができる。このときの固体潤滑剤の含有量は、前記低摩擦樹脂１００重量部に対して３０〜３００重量部であることが、より効果的な潤滑性付与の観点から好適である。

このような離型剤の一部は、フッ素樹脂多孔質体層の表面に露出しつつ孔内に固着しており、容易には脱落しない。ブレードが感光体（像担持体）表面を摺擦する際に、離型剤としての固体潤滑剤がへき開性固体潤滑剤である場合には、上記露出部分がへき開を繰り返すことにより潤滑性が向上すると共に耐摩耗性が付与される。さらに、上記へき開の結果生成する固体潤滑剤の断片がブレード上に存在するだけでなく、感光体（像担持体）面にも移行する結果、潤滑性は更に向上する。また、固体潤滑剤がシリコーン樹脂球形微粒子である場合には、粒子を形成する材料の摩擦係数が低いだけではなく、形状が球形であることにより、フッ素樹脂多孔質体層の潤滑性が著しく向上する。

これら離型剤を、フッ素樹脂多孔質体層の孔内に充填させる方法としては、特に制限はないが、例えば、フッ素樹脂多孔質体層を単独で作製後、当該多孔質層を離型剤を含む塗料に浸漬することで、その孔内に含浸させて充填する方法が挙げられる。

例えば、離型剤として、固体潤滑剤を分散したフッ化ビニリデン系樹脂（低摩擦樹脂）をフッ素樹脂多孔質体層の孔内に充填させる場合、フッ化ビニリデン系樹脂をメチルエチルケトンなどの低沸点有機溶剤に溶解し、得えられた溶液に固体潤滑剤を混合し、均一に分散させるて塗料を得て、フッ素樹脂多孔質体層を当該塗料に浸漬させることで、固体潤滑剤を分散したフッ化ビニリデン系樹脂を孔内に含浸・充填させることができる。

また、フッ素樹脂多孔質体層を、充実構造のフッ素樹脂膜（特に、ＰＦＴＥ膜）で構成する場合、第１圧縮工程によりｅＰＴＦＥフィルムを圧延した圧延フィルムの孔内に離型剤を充填した後、第２圧縮工程を施すことで、より簡易に離型剤を充実構造のフッ素樹脂膜（フッ素樹脂多孔質体層）の孔内に充填させることができると共に、離型剤を十分固着でき、クリーニング性能の更なる向上が図れる。

次に、接着層について説明する。ブレード基材とフッ素樹脂多孔質体層との接着性を向上させるために設けるものであり、接着層を形成するための材料はブレード基材の種類に応じて選択される。

例えば、ブレード基材がウレタンエラストマーである場合には、接着層の構成材料としてポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ナイロンなどのポリアミド系樹脂など適宜選択できる。接着層の構成材料（接着用樹脂）としては、接着性や低吸湿性、低イオン汚染物などに優れるエポキシ樹脂を用いることが好適である。

このエポキシ樹脂は、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を含むものである。エポキシ樹脂の代表例としては、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が挙げられる。このタイプのエポキシ樹脂は、硬化性や硬化物特性に優れている。フェノールのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、あるいはハロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの縮合物；フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル；クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル；ビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテルなどが挙げられる。なお、これらのエポキシ樹脂の一部（例えば、エポキシ樹脂全量に対して、５０重量％以下程度）には、分子内にエポキシ基を１個有する化合物を用いてもよい。

また、エポキシ樹脂を用いる場合には、硬化剤および硬化促進剤を併用することが好ましい。

硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂（分子内にフェノール性水酸基を少なくとも２個有する樹脂）、ジシアンジアミド、ジカルボン酸ジヒドラジド、エポキシ樹脂とアミン化合物の反応物などが挙げられる。フェノール樹脂の具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ポリ−ｐ−ビニルフェノールなどが挙げられる。また、ジカルボン酸ジヒドラジドとしては、例えば、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドが例示できる。エポキシ基とアミン化合物の反応物としては、例えば、「ノボキュア」の商品名（旭化成工業社製）で市販されている化合物が使用できる。

これらの硬化剤は、夫々がエポキシ樹脂のエポキシ基と反応し得る官能基を有しているが、硬化剤の使用量としては、エポキシ樹脂のエポキシ基と硬化剤の有する前記官能基との当量比で、０．３〜１．５とすることが好ましく、０．５〜１．２とすることがより好ましい。

硬化促進剤としては、エポキシ樹脂の硬化促進剤として従来公知の各種化合物を用いることができる。例えば、イミダゾール類（２−エチル−４−メチルイミダゾールなど）、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニボレート、２−エチル−４−イミダゾールテトラフェニルボレート、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７−テトラフェニルボレート、オクチル酸亜鉛等の金属触媒などが挙げられる。これらの硬化促進剤の使用量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して、０．０１〜５．０重量部とすることが好ましく、０．０５〜１．０重量部とすることがより好ましい。

接着層の厚さについては特に制限はないが、できるだけ薄いことが良好なクリーニング性を達成する上で望ましい。具体的には１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下であればさらに好ましい。また厚さの下限は、基材の表面を完全に被覆することができる厚さであればよく、その条件を満たすのであれば単分子層の厚さでもよい。

次に、ブレード基材について説明する。ブレード基材としては、例えばウレタンエラストマー、シリコンエラストマー、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等のゴム弾性を有するものが好適であるが、耐摩耗性、耐永久変形性、耐オゾン性などの点からウレタンエラストマーが特に好ましい。ウレタンエラストマーの中でも、耐永久変形性に優れた２液性熱硬化型ポリウレタンが特に好ましい。

ブレード基材の製造法としては、鋳型成形法によりブレード基材を支持部材上にインサート成形する方法、及び遠心成形法によりウレタンエラストマーをシート状に成形し、これをブレード状に切断して支持部材に接着する方法などが知られている。

一方、ブラシロールとして兼用するクリーニングブラシ１８は、固体潤滑剤２３から粒径の比較的小さい潤滑剤を掻き取って感光体１１に塗布することが可能となる観点から、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等からなる導電性のブラシ毛１８ｂを適用したロール外径が１２〜２５ｍｍのブラシロールが使用される。ブラシ毛１８ｂの太さ、単位面積当たりの本数（密度）、長さ等については、適宜選定される。

固体潤滑剤２３は、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩からなる潤滑剤を断面が矩形状の棒形態に固めたものである。この固体潤滑剤２３は、クリーニングブラシ１８で掻き取って粒径の比較的小さい潤滑剤を感光体１１に塗布する観点からは、ＪＩＳで規格される鉛筆硬度Ｂ、Ｆ、ＨＢ等の硬度を有する固形体とすることが好ましい。固体潤滑剤２３は、クリーニングブラシ１８のほぼ真上（最上部）に位置するように配置される。

また、この固体潤滑剤２３は、図２に示すように、その上部を固体潤滑剤２３の長さ（幅）よりも長いホルダー２５に保持し、そのホルダー２５の固体潤滑剤２３の端部から突出した両端部を、適宜折り曲げ加工された（例えばＺ字状に曲げられた）板ばね２６により引っ掛けて上方に吊り上げた状態となるように支持フレーム２０ａ（ハウジング２０に取り付けられたフレーム）に取り付けられている。この取付支持構造により、固体潤滑剤２３は、上下方向に対しては弾性的に支持されているが、クリーニングブラシ１８の回転方向Ａの上流側及び下流側に対してはほぼ固定された状態に維持される。固体潤滑剤２３は、クリーニングブラシ１８に対する荷重が０．０３〜０．１０Ｎ／ｍとなるように支持することが好ましい。

フリッカー２４は、クリーニングブラシ１８の軸方向全域にわたって当接するような板形状のものであり、ＰＯＭ、ＳＵＳ等により形成されている。このフリッカー２４のブラシ１８と当接する先端部は、その角度がアール状に形成されている。また、このフリッカー２４は、支持フレーム２０ａに一体的に取り付けられている。このフリッカー２４は、そのフリッカー２４のクリーニングブラシ１８と当接し終わる終点Ｅ２４とそのブラシ１８の感光体１１と当接し始める始点Ｓ１１とのなす角度（θ）が１８０°程度となるように配置されている。

このような潤滑剤塗布装置１９を装備するクリーニング装置１６は、次のように動作する。

まず、クリーニング装置１６は、クリーニングブラシ１８が矢印Ａ方向に回転するとともに、搬送オーガー２１が所定の方向に回転する。そして、転写後に感光体１１の表面がこのクリーニング装置１６を通過すると、感光体１１の表面に付着するトナー、紙粉等がクリーニングブラシ１８によりかき乱されてある程度掻き取られるとともに感光体１１との付着力が失われる。その後、そのブラシ１８により掻き取られなかったトナー等が最終的にクリーニングブレード１７により掻き取られる。これにより、感光体１１の表面が清掃される。このとき掻き取られたトナー等は、ハウジング２０の底部側に落下した後、搬送オーガー２１により回収ボックスに搬送される。

この際、クリーニングブラシ１８は、固体潤滑剤２３の下端部に当接するようにして回転することにより、その固体潤滑剤２３の下端部から潤滑剤を掻き取って保持する。続いて、固体潤滑剤２３を通過した後のクリーニングブラシ１８は、フリッカー２４に当接して回転することにより、固体潤滑剤２３から掻き取った潤滑剤のうち粒径が比較的大きい潤滑剤が払い落とされる一方で、その粒径が比較的小さい潤滑剤のみがクリーニングブラシ１８に付着した状態となる。また、これと同時に、クリーニングブラシ１８に付着した感光体１１からのトナー等も同時に払い落とされる。特に、この潤滑剤塗布装置１９では、クリーニングブラシ１８がフリッカー２４を通過した後に感光体１１に当接するまでに十分な時間及び空間が確保されているため、上記粒径が比較的大きい潤滑剤の払い落しとトナー等の払い落としが確実に実行される。

これにより、粒径が比較的小さい潤滑剤がクリーニングブラシ１８によって感光体１１の表面に塗布される。この結果、粒径がほぼ揃った潤滑剤を感光体１１の表面に塗布することができるため、特に初期段階におけるクリーニングブレード１７で発生しやすい前記スティックスリップ現象を低減することができる。

以上説明した本実施形態に係る画像形成装置１０では、クリーニングブレード１７として、ブレード基材の先端部にコーティングする表面薄層として、フッ素樹脂多孔質体層を適用したものを用いる。このクリーニングブレード１７は、ブレード基材の先端部がフッ素樹脂多孔質体層の孔を通じて外気と接触した状態となり、コーティングされた先端部とそれ以外の部位とで吸湿の差が生じ難くなり、ブレードめくりなどの障害を防止しつつ、その先端部の十分な低摩擦化を実現することができる。従って、長期に渡り、安定したクリーニング性能が維持され、良好な画像が形成できる。

また、このクリーニングブレード１７におけるフッ素樹脂多孔質体層の孔内に離型剤を充填させることで、導電性微粒子は見かけ上均一な分散状態で含まれている。このため、フッ素樹脂多孔質体層の表面に均一な離型性が付与され、長期に渡って安定したクリーニング性能を維持することができる。

また、本実施形態に係る画像形成装置１０では、潤滑剤塗布装置１９を使用した場合には、より効果的にクリーニングブレード１７のライフを向上させることが可能となり、クリーニング不良の発生を防止することができる。なお、クリーニングブラシ１８についても、フリッカー２４の圧接通過によりトナー等の振り払いが行われるため、そのクリーニング性能が損なわれることなく、これによってもクリーニング不良の発生が防止される。

また、感光体１１の表面に粒径がほぼ揃った潤滑剤を均一に塗布できることから、その感光体１１とクリーニングブレード１７の間の摩擦係数を低くし続けることが可能となり、クリーニングブレード１７の感光体１１に対する当接圧を大きくすることが可能となる。このため、トナーとして球形トナーを使用した場合には、クリーニングブレード１７の感光体１１に対する当接圧を大きく設定することができ、一般に清掃が困難とされている球形トナーの良好な除去清掃を実現することができるようになる。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
［実施例１］
―ブレード基材―
金型内にエチレンアジペート系ウレタンプレポリマー（日本ポリウレタン工業製、ＭＮ１５００商品名）１００重量部に対して、１，４−ブタンジオール３，９重量部、トリメチロールプロパン２．１重量部からなる混合液を注入し、加熱・硬化させて、ブレード基材を作製した。

―接着層用溶液―
エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製「ＥＰＩＣＬＯＮ２０５５」）に、フェノールノボラック樹脂（硬化剤、大日本インキ化学工業社製「ＴＤ−２１３１」）を、エポキシ基に対する反応性官能基の当量比で１．０となるように配合し、さらにこの配合物１００重量部に対して０．１重量部の硬化促進剤（２−エチル−４−メチルイミダゾール）を配合した。次に、ここで得られた配合物にメチルエチルケトンを加えて、該メチルエチルケトン以外の成分の濃度が４５重量％の接着層溶液（ワニス）を作製した。なお、この実施例１で用いた接着用樹脂（エポキシ樹脂＋フェノールノボラック樹脂）の軟化点は８６℃であった。

―表面薄層シート―
まず、フッ化ビニリデン単独重合体（エルフ・アトケム・ジャパン製、ＫＹＮＡＲ３０１Ｆ商品名）５重量部をメチルエチルケトン１００重量部に加え、加熱・溶解させた。上記ＫＹＮＡＲ３０１Ｆ溶液２１重量部に対して、固体潤滑剤として１重量部のフッ化黒鉛（セントラル硝子製、セフボンＣＭＦ商品名）を添加し、ガラスビーズ存在下にペイントシェーカー（東洋精機製）により均一に分散させた。こうして離型剤溶液が得られた。該離型剤溶液に含まれる固体滑剤の量はフッ化ビニリデン系樹脂１００重量部に対て１００重量部である。

次に、ｅＰＴＦＥ膜（空孔率９０％、厚さ２０μｍ）をカレンダーロール装置でロール温度７０℃、線圧１０Ｎ／ｍｍ²、送り速度１ｍ／ｍｉｎで圧縮し、空孔率８０％、透気度５００ＳＥＣ、厚さ１０μｍの圧延フィルムを得た。

そして、この圧延フィルムに、上記離型剤溶液を擦り付け、圧延フィルムの孔内に離型剤を充填させた。そして、不要な溶媒は揮発させるため、８０℃で５分間乾燥した。

得られた離型剤充填圧延フィルムを２枚のポリイミドフィルム（宇部興産製、ユーピレックス２０Ｓ）の間に挟み、ホットプレス装置でプレス板温度１２０℃、面圧１ＭＰａで２秒間加熱プレスし、表面粗さＲａ４μｍ、空孔率７０％、透気度４００ＳＥＣ、厚さ８μｍの充実構造のＰＴＦＥフィルムを得た。これを表面薄層シートとした。

―クリーニングブレード―
そして、得られたブレード基材の先端部に、接着層溶液を塗布し、表面薄層シートを貼り付けた。このようにしてクリーニングブレードを作製した。

［実施例２］
離型剤溶液における固体潤滑剤としては窒化ほう素（電気化学工業製、デンカボロンナイトライドＳＰ−２商品名）を用いた以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製した。

［実施例３］
離型剤溶液における固体潤滑剤としてシリコーン樹脂球形微粒子（東芝シリコーン製、トスパール１０５商品名）を用いた以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製した。

［実施例４］
離型剤溶液におけるフッ化ビニリデン系樹脂としてフッ化ビニリデン及びヘキサフルオロプロピレンの共重合体（エルフ・アトケム・ジャパン製、ＫＹＮＡＲ２８０１商品名、フッ化ビニリデン単位の含有量が６０モル％以上）を用いた同一濃度の溶液２１重量部に対して、固体潤滑剤として窒化ほう素（電気化学工業製、デンカボロンナイトライドＨＧＰ商品名）１．５重量部を添加した以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製した。ただし、本例においては固体潤滑剤の量はフッ化ビニリデン系樹脂１００重量部に対して１５０重量部である。

［実施例５］
次に、ｅＰＴＦＥ膜（空孔率４５％、厚さ１５μｍ）をカレンダーロール装置でロール温度７０℃、線圧１５Ｎ／ｍｍ²、送り速度０．５ｍ／ｍｉｎで圧縮し、空孔率６０％、透気度４０００ＳＥＣ、厚さ１２μｍの圧延フィルムを得た。

そして、この圧延フィルムを２枚のポリイミドフィルム（宇部興産製、ユーピレックス２０Ｓ）の間に挟み、ホットプレス装置でプレス板温度１２０℃、面圧１ＭＰａで３秒間加熱プレスし、表面粗さＲａ１μｍ、空孔率５０％、透気度５０００ＳＥＣ、厚さ１０μｍの充実構造のＰＴＦＥフィルムを得た。これを表面薄層シートとした。

この表面薄層シートを用いた以外は、実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製した。

［実施例６］
次に、ｅＰＴＦＥ膜（空孔率９７％、厚さ２０μｍ）をカレンダーロール装置でロール温度７０℃、線圧１０Ｎ／ｍｍ²、送り速度２ｍ／ｍｉｎで圧縮し、空孔率９６％、透気度２００ＳＥＣ、厚さ１５μｍの圧延フィルムを得た。

そして、この圧延フィルムを２枚のポリイミドフィルム（宇部興産製、ユーピレックス２０Ｓ）の間に挟み、ホットプレス装置でプレス板温度１２０℃、面圧１ＭＰａで加熱プレスし、表面粗さＲａ５μｍ、空孔率９６％、透気度２００ＳＥＣ、厚さ８μｍの充実構造のＰＴＦＥフィルムを得た。これを表面薄層シートとした。

この表面薄層シートを用いた以外は、実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製した。

［実施例７］
次に、ｅＰＴＦＥ膜（空孔率２５％、厚さ８μｍ）をカレンダーロール装置でロール温度７５℃、線圧１５Ｎ／ｍｍ²、送り速度０．５ｍ／ｍｉｎで圧縮し、空孔率２６％、透気度６１００ＳＥＣ、厚さ７μｍの圧延フィルムを得た。

そして、この圧延フィルムを２枚のポリイミドフィルム（宇部興産製、ユーピレックス２０Ｓ）の間に挟み、ホットプレス装置でプレス板温度１３０℃、面圧２ＭＰａで加熱プレスし、表面粗さＲａ０．０５μｍ、空孔率２４％、透気度６１５０ＳＥＣ、厚さ５μｍの充実構造のＰＴＦＥフィルムを得た。これを表面薄層シートとした。

この表面薄層シートを用いた以外は、実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製した。

（比較例１）
表面粗さＲａ１μｍ、透気度８０００ＳＥＣ、厚さ２０μｍの非多孔質のＰＦＡフィルム（フッ素樹脂膜）を表面薄層シートを用いた以外は、実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製した。

（比較例２）
表面粗さＲａ１μｍ、透気度８０００ＳＥＣ、厚さ１０μｍの非多孔質のＰＦＡフィルム（フッ素樹脂膜）を表面薄層シートを用いた以外は、実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製した。

（比較例３）
比較例２に対して、固体潤滑剤として平均粒径１μｍ程度のフッ化黒鉛を、ブレード先端に粉体の状態で指先で擦り付けた以外は比較例２と同様にしてクリーニングブレードを作製した。

（評価）
以上により作製したクリーニングブレードを富士ゼロックス ＤＣ５００に搭載して、クリーニング装置の初期及び通紙耐久でのめくれ性、クリーニング性を評価した。その評価結果を表１に示す。なお、富士ゼロックス ＤＣ５００には、潤滑剤塗布装置が設けられており、感光体表面に固体潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）を塗布しつつ評価した。

また、各評価方法を以下に示す。
―初期及び連続耐久でのめくれ性―
初期摺動時の反転性及び５０００枚までの通紙耐久時の反転性及び異音の発生の有無を評価した。高温高湿環境として４０℃９０ＲＨ％（相対湿度）を選択した。経験的にもっとも発生しやすい環境である。評価基準は、○が反転めくれ異音なし、△が異音発生、×が異音発生及び反転めくれ発生とした。

―初期及び連続耐久でのクリーニング性―
めくれ性と同様に５０００枚までの通紙耐久時のクリーニング性を評価した。コピー画像を目視観察し、クリーニング不良による筋の発生の有り無しを判断した。評価基準は、○が筋の発生なし、△が局所的にかすかに筋の発生が出るときがある、×が用紙の先端から筋が発生とした。

表１の結果から、実施例１から実施例６までのどのクリーニング部材とも初期摺動時の反転もなく、良好なクリーニング性を示すことが証明された。

本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置における潤滑剤塗布装置を装備したクリーニング装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置におけるクリーニングブレードの先端部の一例を示す模式断面図である。 本実施形態に係る画像形成装置におけるクリーニングブレードの先端部の他の一例を示す模式断面図である。 本実施形態に係る画像形成装置におけるクリーニングブレードの先端部の他の一例を示す模式断面図である。

符号の説明

１ ブレード基材
２ 接着層
３ 表面薄層
１０ 画像形成装置
１１ 感光体
１２ 帯電装置
１３ 潜像書き込み装置
１４ 現像装置
１５ 転写装置
１６ クリーニング装置
１７ クリーニングブレード
１７ａ 支持板
１８ クリーニングブラシ
１９ 潤滑剤塗布装置
Ｐ 記録媒体

Claims (10)

1. 像担持体表面に当接して残留トナーを除去するクリーニングブレードであって、
   少なくとも前記像担持体と当接するブレード基材の先端部に、フッ素樹脂多孔質体層が形成されていることを特徴とするクリーニングブレード。
2. 前記フッ素樹脂多孔質体層の孔内には、離型剤が充填されていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニングブレード。
3. 前記離型剤は、固体潤滑剤、及び低摩擦樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項２に記載のクリーニングブレード。
4. 前記固体潤滑剤は、フッ化黒鉛、窒化ほう素、及びシリコーン樹脂球形微粒子からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載のクリーニングブレード。
5. 前記低摩擦樹脂は、フッ化ビニリデン系樹脂であることを特徴とする請求項２に記載のクリーニングブレード。
6. 前記フッ化ビニリデン系樹脂が、フッ化ビニリデン単独重合体、及び、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項５に記載のクリーニングブレード。
7. 前記離型剤として、前記固体潤滑剤を分散した前記低摩擦樹脂が前記フッ素樹脂多孔質体層の孔内に充填されていることを特徴とする請求項２に記載のクリーニングブレード。
8. 前記固体潤滑剤の含有量は、前記低摩擦樹脂１００重量部に対して３０〜３００重量部であることを特徴とする請求項７に記載のクリーニングブレード。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のクリーニングブレードを有することを特徴とする画像形成装置。
10. 前記像担持体表面に、潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

Images