JP2006162667A - クリーニング装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 像担持体表面に残留する転写残トナーをクリーニングブレードにより除去するクリーニング装置において、該クリーニング装置は反発弾性率の違う材質のクリーニングブレードを少なくとも2つ以上具備し、該2つ以上のクリーニングブレードが像担持体表面に同時に当接しながらクリーニングすることを特徴とするクリーニング装置。
【選択図】 図1
Description
(1)「像担持体表面に残留する転写残トナーをクリーニングブレードにより除去するクリーニング装置において、該クリーニング装置は反発弾性率の違う材質のクリーニングブレードを少なくとも2つ以上具備し、該2つ以上のクリーニングブレードが像担持体表面に同時に当接しながらクリーニングすることを特徴とするクリーニング装置」;
(2)「前記像担持体表面移動方向の上流側に位置するクリーニングブレードの反発弾性率が下流側に位置するクリーニングブレードの反発弾性率よりも高いことを特徴とする前記第(1)項に記載のクリーニング装置」;
(3)「前記像担持体表面移動方向の上流側に位置するクリーニングブレードの反発弾性率(JIS K6255)が23℃で35%以上であることを特徴とする前記第(1)項または第(2)項に記載のクリーニング装置」;
(4)「前記像担持体表面移動方向の上流側に位置するクリーニングブレードの当接時の角度が5〜20°であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載のクリーニング装置」;
(5)「前記像担持体表面移動方向の上流側に位置するクリーニングブレードの自由長が7mm以上であることを特徴とする前記第(2)項乃至第(4)項のいずれかに記載のクリーニング装置」;
(6)「前記像担持体表面移動方向の下流側に位置するクリーニングブレードの反発弾性率(JIS K6255)が23℃で35%未満であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載のクリーニング装置」;
(7)「トナー像を担持する像担持体と、該像担持体上に担持されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、トナー像が転写材に転写された後に、像担持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置が前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載のクリーニング装置であることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置」;
(8)「製造工程あるいは製造後の工程において球形化したトナーが用いられることを特徴とする前記第(7)項に記載の画像形成装置」;
(9)「使用されるトナーの粒子形状が下記式(I)より表わされる形状係数が1.0〜1.35であることを特徴とする前記第(8)項に記載の画像形成装置。
(11)「使用されるトナー粒子が、トナー母体粒子と外添剤からなり、該トナー母体粒子に対する該外添剤の被覆面積比率が10〜90%となるように調製されたものであることを特徴とする前記第(7)項乃至第(10)項のいずれかに記載の画像形成装置」;
(12)「前記外添剤が、シリカ(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、アルミナ(Al2O3)のいずれかを少なくとも一種類以上含有することを特徴とする前記第(7)項乃至第(11)項のいずれかに記載の画像形成装置」;
(13)「前記像担持体が電子写真感光体であり、該感光体と水との接触角が90°以上であることを特徴とする前記第(7)項乃至第(12)項のいずれかに記載の画像形成装置」;
(14)「潜像が形成されトナー像を担持可能な像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナーで現像する現像手段と、該現像手段により現像されたトナー像が転写された後に、像担持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置が前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載のクリーニング装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ」;
(15)「製造工程あるいは製造後の工程において球形化したトナーを用いたことを特徴とする前記第(14)項に記載のプロセスカートリッジ」;
(16)「使用されるトナーの粒子形状が下記式(I)より表わされる形状係数が1.0〜1.35であることを特徴とする前記第(15)項に記載のプロセスカートリッジ。
(18)「使用されるトナー粒子が、トナー母体粒子と外添剤からなり、該トナー母体粒子に対する該外添剤の被覆面積比率が10〜90%となるように調製したことを特徴とする前記第(14)項乃至第(17)項のいずれかに記載のプロセスカートリッジ」;
(19)「前記外添剤が、シリカ(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、アルミナ(Al2O3)のいずれかを少なくとも一種類以上含有することを特徴とする前記第(14)項乃至第(18)項のいずれかに記載のプロセスカートリッジ」;
(20)「前記像担持体である感光体と水との接触角が90°以上であることを特徴とする前記第(14)項乃至第(19)項のいずれかに記載のプロセスカートリッジ」。
本発明のクリーニング装置は、前記構成を有するために、クリーニングブレードの反発弾性率の違いによるトナーのすり抜け方の違いを利用して複数枚のクリーニングブレードを同時に当接させることにより、小粒径化、球形化されたトナーであっても、像担持体表面に残留する転写残トナーを確実に除去することが可能となる。
本発明の画像形成装置は、クリーニング不良による画像不良の発生を防止可能で、高画質な画像が得られる。
本発明のプロセスカートリッジは、クリーニング不良による画像不良の発生を防止可能で、高画質な画像が得られる。
(クリーニング装置)
本発明のクリーニング装置は、上記のように、反発弾性率の違う材質のクリーニングブレードを少なくとも2枚具備し、残留トナー等が付着した像担持体表面に対してクリーニングブレードを2枚以上同時に当接する機構からなる。クリーニングブレードの反発弾性率によりトナーのすり抜け方が異なることを利用し、複数のクリーニングブレードを同時に当接させることによりクリーニング装置への残留トナーの入出力量を制御し、特にすり抜けやすい小粒径あるいは球形トナーにおいてもクリーニング不良を防止することができる。
本発明のクリーニング装置に使用されるクリーニングブレードは、全体形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、矩形板状のものが挙げられる。
本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体(9)と、該像担持体(9)上に担持されたトナー像を転写材(P)に転写する転写手段(13)と、トナー像が転写材に転写された後に、前記像担持体(9)表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置(8)とを備え、更に、必要に応じて適宜選択されるその他の構成を備えてなる。
像担持体(9)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、金属からなる円筒体の周面に、感光層としての光導電性の有機半導体(OPC)等を塗布してなる構造のものが好適に挙げられる。
前記中間転写媒体(14)としては、トナー像を担持できるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドラム状、ベルト状等の転写体が挙げられる。
図4に示すように、第1の構造に係る画像形成装置(A)は、矢印R1方向に回転駆動されるドラム状の像担持体(9)、該像担持体(9)の上部に配置され、該像担持体(9)表面に当接して従動回転し、像担持体(9)の表面を帯電する帯電装置(11)、帯電された像担持体(9)の表面に画像情報に応じた光を露光して静電潜像を書き込む画像書き込み手段(12)、像担持体(9)上に書き込まれた静電潜像を現像する現像装置(10)、像担持体(9)の下部に配置され、該像担持体(9)に所定のニップ圧で当接し、像担持体(9)上に形成されたトナー像を転写材である記録媒体(P)に転写する転写手段(13)、トナー像を記録媒体(P)に転写した後に像担持体(9)表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置(8)、図示しない給紙装置、図示しない定着装置など、を備えている。
前記接触角が90°未満であると、トナーと像担持体の付着力が大きく、小粒径化、球形化されたトナーが、前記像担持体とクリーニングブレードとの間で回転することにより、クリーニング時にクリーニングブレードをすり抜けて、クリーニング不良の増加や、転写率の低下等により不良画像が発生することがある。
像担持体(9)表面における水との接触角を90°以上とする方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、感光体表面における表面エネルギーを小さくする方法が挙げられる。
前記感光体表面に撥水性物質等を塗布することにより、前記感光体表面が低表面エネルギー化され、前記接触角の条件を満たすことができる。
前記球形トナーを用いることにより、クリーニング装置(8)がクリーニング効果を特に効果的に発揮する。
球形トナーとしては、例えば、トナーの構成材料である樹脂や着色剤などを混合攪拌後に溶融混練し、粉砕・分級して作製した粉砕トナーを熱や機械的な力で球形化したトナー、分散重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の重合法により作製されたトナーなどが挙げられ、これらの中でも、重合法により作製されたトナーが好適である。
前記球形係数の測定方法としては、例えば、日立製作所製FE−SEM(S−4500)を用い、1000倍に拡大したトナー像を100個無作為にサンプリングし、その画像情報を、例えば、画像処理ソフト(Media Cybernetics製Image−Pro Plus)を用いて解析を行ない算出することにより測定することが可能である。
前記体積平均粒径がトナーの粒径1μm未満であると、画像不良が発生することがあり、7μmを超えると、電子写真画像の高解像度の要求に対応するのが困難となることがある。
前記体積平均粒径の測定方法としては、コールターエレクトリク社製コールターマルチサイザー測定により測定することが可能である。
更に、画像形成装置(A)に用いられるトナーとしては、表面が外添剤によって被覆されているトナーが好適に挙げられる。
前記外添剤の形状、粒径、外添剤被覆率、材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記外添剤の形状としては、他部材との接触面積が均一化される点から球形であることが好適である。また、前記外添剤の粒径としては、一次粒子径の平均値が5nm〜150nmであることが好適である。また、前記外添剤の外添剤被覆率としては、10〜90%であることが好ましい。
なお、外添剤被覆率は、トナー1粒子の表面積に対する外添剤の被覆面積比率を、トナー表面の電子顕微鏡画像を画像解析することによって計測することが可能である。
前記無機微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ、チタン、アルミナ、これらの中から1種を併用したもの、などが好適に挙げられる。
前記疎水化処理の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、疎水化処理剤と前記微粉末とを高温度下で反応させる方法などが挙げられる。
前記疎水化処理剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイルなどが挙げられる。
前記外添剤の外添方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノフージョン等の各種混合装置を用いる方法が好適に挙げられる。
本発明のプロセスカートリッジは、潜像が形成され、トナー像を担持可能な像担持体(9)と、該像担持体(9)上に形成された潜像をトナーで現像する現像手段(10)と、該現像手段(10)により現像されたトナー像が転写された後に、像担持体(9)の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置(8)とを備え、更に、必要に応じて適宜選択されるその他の構成を備えてなり、前記クリーニング装置(8)が、前記本発明のクリーニング装置である。
図5に示すように、本発明のプロセスカートリッジ(B)は、矢印R1方向に回転駆動されるドラム状の像形成担持体(9)、該像担持体(9)の上部に配置され、該像担持体(9)表面に当接して従動回転し、像担持体(9)の表面を帯電する帯電装置(11)、像担持体(9)上に書き込まれた静電潜像を現像する現像手段(10)、トナー像を転写した後に、像担持体(9)表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置(8)、を一体的に備え、該プロセスカートリッジ(B)を画像形成装置に着脱可能とするものである。
図4に示すように、像担持体(9)は、矢印R1方向に回転駆動される。このとき、該像担持体(9)の表面は、帯電装置(11)によって所定の極性、例えば、マイナス極性に帯電される。次いで、該像担持体(9)の帯電面に、画像書き込み手段(12)から出射する光変調されたレーザ光Lを照射して、これによって、像担持体(9)の表面に静電潜像を形成する。即ち、レーザ光が照射され像担持体表面部分の電位の絶対値が低下した部分が静電潜像(画像部)となり、レーザ光が照射されず電位の絶対値が高く保たれた部分が地肌部となる。次いで、前記静電潜像が、現像装置(10)に収納され所定の極性に帯電されたトナーによって、現像されて、トナー像として可視化される。
第2の構造に係る画像形成装置は、タンデム型のフルカラープリンタを示すものである。
前記中間転写媒体(14)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属からなるドラム状の芯体の外周に、弾性被覆層が少なくとも一層形成されてなるドラムタイプとすることも可能である。
図6に示すように、中間転写媒体(14)は、矢印の方向に回転駆動される。このとき、各プロセスカートリッジ(C1〜C4)に備えられた各像担持体(9a〜9d)にそれぞれ形成された、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像が中間転写媒体(14)上に順次重ねて転写される。一方、図示しない給紙装置から、記録紙(P)が、中間転写媒体(14)と転写装置(13)との間に、矢印Fの方向から所定のタイミングで搬送される。このときに、転写装置(13)により中間転写媒体(14)上に形成された各色のトナー像が記録紙(P)上に静電的に一括転写される。各色のトナー像が転写された記録紙(P)は、図示しない定着装置により加熱・加圧されてトナー像が記録紙(P)上に定着される。その後、図示しない定着装置により定着された記録紙は図示しない排紙部から排出される。
また、中間転写媒体(14)から記録紙(P)上に転写されずに、該中間転写媒体(14)上に残留した転写残トナーは、クリーニング装置(8e)によって除去される。
(実施例1)
[トナーの作製]
トナー組成物である樹脂や着色剤などを混合攪拌した後に、溶融混練し、次いで、溶融混練された前記構成材料を粉砕・分級してトナー材料を得た。得られた該トナー材料を熱気流中で結着樹脂の軟化点転以上の温度に加熱することにより球形化処理を施し、更に、球形処理を施されたトナー材料を分級してトナー粒子を作製した。
得られたトナー粒子の体積平均粒径は、5.0μm、形状係数は、1.110であった。
得られた前記実施例1のトナーは、トナー表面の電子顕微鏡画像を画像解析することによって計測される外添剤被覆率が、40%であった。
クリーニング装置は2枚のクリーニングブレードを像担持体に同時に当接させる機構にし、使用するクリーニングブレードの物性、当接条件としては、以下に示すとおりとした。
第一のクリーニングブレード(像担持体表面移動方向上流側)
ゴム硬度(JIS K6301 A):70度
反発弾性率:68%(23℃)
自由長:6mm
当接角度:25°
第二のクリーニングブレード(像担持体表面移動方向下流側)
ゴム硬度(JIS K6301 A):70度
反発弾性率:63%(23℃)
自由長:7mm
当接角度:20°
前記実施例1のクリーニング装置を、リコー製プリンタIpsio Color 8150に装着し、また、トナーとして前記実施例1のトナーを使用して、以下の評価を行なった。
即ち、前記複写機を用いて、記録紙100枚に所定の画像を複写した後に、該複写機の感光体を取り出してクリーニング後の「クリーニング残トナーID」を調べ、クリーニング不良の評価を行なった。
[クリーニング装置]
クリーニング装置は2枚のクリーニングブレードを像担持体に同時に当接させる機構にし、使用するクリーニングブレードの物性、当接条件としては、以下に示すとおりとした。
第一のクリーニングブレード(像担持体表面移動方向上流側)
ゴム硬度(JIS K6301 A):70度
反発弾性率:68%(23℃)
自由長:8mm
当接角度:15°
第二のクリーニングブレード(像担持体表面移動方向下流側)
ゴム硬度(JIS K6301 A):70度
反発弾性率:63%(23℃)
自由長:7mm
当接角度:20°
前記比較例2のクリーニングブレードを、リコー製プリンタIpsio Color 8150に装着し、また、トナーとして前記実施例1と同様のトナーを使用して、実施例1と同様にして、クリーニング不良の評価を行なった。結果を表1に示した。
[クリーニング装置]
クリーニング装置は2枚のクリーニングブレードを像担持体に同時に当接させる機構にし、使用するクリーニングブレードの物性、当接条件としては、以下に示すとおりとした。
第一のクリーニングブレード(像担持体表面移動方向上流側)
ゴム硬度(JIS K6301 A):70度
反発弾性率:63%(23℃)
自由長:8mm
当接角度:15°
第二のクリーニングブレード(像担持体表面移動方向下流側)
ゴム硬度(JIS K6301 A):78度
反発弾性率:13%(23℃)
自由長:7mm
当接角度:20°
前記実施例2のクリーニングブレードを、リコー製プリンタIpsio Color 8150に装着し、また、トナーとして前記実施例1と同様のトナーを使用して、実施例1と同様にして、クリーニング不良の評価を行なった。結果を表1に示した。
実施例3の画像形成装置としては、実施例1と同様のリコー製プリンタにおいて、感光体表面に、潤滑剤を付与する潤滑材付与手段を設け、該潤滑材付与手段が、潤滑剤を固形化した潤滑剤ブロックを、スプリングによる押し付け力を利用して、感光体表面に加圧当接するよう構成されている。そして、前記潤滑剤ブロックによって、潤滑材が回転駆動される感光体の表面に微量ずつ塗布される。
前記潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛を使用した。
前記実施例1と同様クリーニング装置構成およびクリーニングブレード構成として、前記実施例6の画像形成装置に装着し、また、トナーとして実施例1と同様のトナーを使用して、実施例1と同様にして、クリーニング不良の評価を行なった。結果を表1に示した。
[クリーニング装置]
クリーニング装置を従来通り1枚のクリーニングブレード(実施例1の第二のクリーニングブレード)を当接させる機構にし、使用するクリーニングブレードの物性、当接条件としては、以下に示すとおりとした。
ゴム硬度(JIS K6301 A):70度
反発弾性率:63%(23℃)
自由長:7mm
当接角度:20°
前記比較例1のクリーニング装置を、リコー製プリンタIpsio Color 8150に装着し、また、トナーとして前記実施例1と同様のトナーを使用して、実施例1と同様にして、クリーニング不良の評価を行なった。結果を表1に示した。
一方、比較例1のクリーニング装置及び該クリーニング装置を用いた画像形成装置は、クリーニング残トナーIDの値が高く、像担持体の表面から確実に転写残トナーを除去することができないことが判る。
2 支持板
3 クリーニングブレード
4 支持板
5 筐体
6 クリーニング手段
7 回収装置
8 クリーニング装置
9 像担持体
10 現像手段
11 帯電装置
12 画像書き込み手段
13 転写装置
14 中間転写媒体
15 ローラ
P 記録紙
A 画像形成装置
B、C プロセスカートリッジ
L レーザ光
Claims (20)
- 像担持体表面に残留する転写残トナーをクリーニングブレードにより除去するクリーニング装置において、該クリーニング装置は反発弾性率の違う材質のクリーニングブレードを少なくとも2つ以上具備し、該2つ以上のクリーニングブレードが像担持体表面に同時に当接しながらクリーニングすることを特徴とするクリーニング装置。
- 前記像担持体表面移動方向の上流側に位置するクリーニングブレードの反発弾性率が下流側に位置するクリーニングブレードの反発弾性率よりも高いことを特徴とする請求項1に記載のクリーニング装置。
- 前記像担持体表面移動方向の上流側に位置するクリーニングブレードの反発弾性率(JIS K6255)が23℃で35%以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクリーニング装置。
- 前記像担持体表面移動方向の上流側に位置するクリーニングブレードの当接時の角度が5〜20°であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のクリーニング装置。
- 前記像担持体表面移動方向の上流側に位置するクリーニングブレードの自由長が7mm以上であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載のクリーニング装置。
- 前記像担持体表面移動方向の下流側に位置するクリーニングブレードの反発弾性率(JIS K6255)が23℃で35%未満であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のクリーニング装置。
- トナー像を担持する像担持体と、該像担持体上に担持されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、トナー像が転写材に転写された後に、像担持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置が請求項1乃至6のいずれかに記載のクリーニング装置であることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。
- 製造工程あるいは製造後の工程において球形化したトナーが用いられることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 使用されるトナーの体積平均粒径が1〜7μmとなるように調製したことを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の画像形成装置。
- 使用されるトナー粒子が、トナー母体粒子と外添剤からなり、該トナー母体粒子に対する該外添剤の被覆面積比率が10〜90%となるように調製されたものであることを特徴とする請求項7乃至10のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記外添剤が、シリカ(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、アルミナ(Al2O3)のいずれかを少なくとも一種類以上含有することを特徴とする請求項7乃至11のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記像担持体が電子写真感光体であり、該感光体と水との接触角が90°以上であることを特徴とする請求項7乃至12のいずれかに記載の画像形成装置。
- 潜像が形成されトナー像を担持可能な像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナーで現像する現像手段と、該現像手段により現像されたトナー像が転写された後に、像担持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置が請求項1乃至6のいずれかに記載のクリーニング装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 製造工程あるいは製造後の工程において球形化したトナーを用いたことを特徴とする請求項14に記載のプロセスカートリッジ。
- 使用されるトナーの体積平均粒径が1〜7μmとなるように調製したことを特徴とする請求項14乃至16のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
- 使用されるトナー粒子が、トナー母体粒子と外添剤からなり、該トナー母体粒子に対する該外添剤の被覆面積比率が10〜90%となるように調製したことを特徴とする請求項14乃至17のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
- 前記外添剤が、シリカ(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、アルミナ(Al2O3)のいずれかを少なくとも一種類以上含有することを特徴とする請求項14乃至18のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
- 前記像担持体である感光体と水との接触角が90°以上であることを特徴とする請求項14乃至19のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
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