JP2006235022A - クリーニング装置、これを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニングブレードそのものに長期的に優れた研磨効果を持たせ、クリーニングブレードと像担持体の耐久性を向上させ、前記クリーニングブレードによって像担持体表面の付着物を除去するクリーニング装置、これを備えた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】クリーニングブレード１１に無機粒子を含有させ、像担持体１と接触させたときの摩擦によって無機粒子が剥がれることにより、クリーニングブレード１１の接触部の表面形状が容易に凸凹になることでクリーニングブレード１１の接触部に長期的に粗さを持たせ、像担持体１表面の付着物を削り取る構成にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ及びファクシミリなどの画像形成装置において、像担持体表面の付着物をクリーニングブレードによって除去するクリーニング装置、これを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。

近年、高画質化の要求に応えるために、重合法等により作られた球形に近いトナー（以下、「球形トナー」という。）が用いられるようになり、像担持体表面に付着した転写残トナーや、転写紙の添加剤やトナーの添加剤などによって生じる像担持体表面のフィルミングなどの付着物を除去するため、弾性材のクリーニングブレードがクリーニング性に優れるものとして広く用いられている。
クリーニングは、クリーニングブレードの先端を像担持体に接触させて圧力を加え、付着物を除去することにより行われる。このため、像担持体に微小な凹凸がある場合や、クリーニングブレードの接触部の表面粗さが適切でない場合には、クリーニングブレードが像担持体表面と密着できなくなり、又は、像担持体との接触圧力が不安定になるなどの問題が生じる。

上述のクリーニング不良の問題を解決するため、クリーニングブレードの材質の改良が進められている。従来技術としては、クリーニングブレードが像担持体と接触する部分の表面に、付着量を１〜１０ｍｇ／ｃｍ^２の範囲内で、有機微粒子、無機微粒子、およびトナーからなる群より選ばれる少なくとも１種である微粒子を付着させた例がある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、特許文献１のクリーニングブレードの接触部に研磨剤となる微粒子を塗布する方法では、使用を続けると微粒子が剥がれ、微粒子が劣化して研磨剤として機能しなくなる問題が生じる。
このため、クリーニングブレードそのものに研磨機能を持たせ、クリーニングブレードが像担持体と接触する部分に無機粒子を内包させ、無機粒子の一部分をクリーニングブレードの表面から突出させた例がある（例えば、特許文献２参照。）。さらに、像担持体に無機微粒子を含有させた保護層を形成し、クリーニングブレードに粒径０．５μｍ以上が４０％以上、粒径１μｍ以上が２０％以下の粒径分布を有するアルミナ微粒子を含有させた例がある（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００３−２８０４７４号公報 特開２００３−２０８０７０号公報 特開２００４−０３８０７０号公報

本発明は、上述の特許文献２及び３とは差異をもたせ、クリーニングブレードそのものに研磨機能を持たせるが、クリーニングブレードの表面形状を容易に凸凹にし、長期的に優れた研磨効果を発揮させるようにし、前記クリーニングブレードによって像担持体表面の付着物を除去するクリーニング装置、これを備えた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。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の特徴を有している。
本発明は、クリーニング装置が、ブレード部材が弾性材で形成されたクリーニングブレードを像担持体に接触させることによって、像担持体表面の付着物を除去するクリーニングブレードを備え、前記クリーニングブレードは、無機粒子を含有し、像担持体と接触させたときの摩擦によって無機粒子が剥がれることにより、前記クリーニングブレードの接触部に粗さを持たせ、像担持体表面の付着物を削り取る構成にしたことを特徴とする。
クリーニングブレード接触部に存在する無機粒子が、像担持体との摩擦によって剥がれることにより、クリーニングブレード接触部の表面形状が容易に凸凹になり、長期的に優れた研磨効果を得る事ができる。

本発明は、前記クリーニング装置が、前記クリーニングブレードの接触部の算術平均粗さＲａが、０．５＜Ｒａ＜５μｍであることを特徴とする。
Ｒａを０．５μｍ以下にすると、クリーニングブレードの接触部に形成された凸凹がトナーや添加剤によって塞がれ、十分な研磨効果が得られなくなり、Ｒａを５μｍ以上にすると、像担持体表面と接触しない部分が生じ、削る部分にムラが発生する。このため、良好な画像品質得るためにはＲａが、０．５＜Ｒａ＜５μｍであることが望ましい。

本発明は、前記クリーニング装置が、前記クリーニングブレードの接触部の１０点平均粗さＲｚが５〜５５μｍであることを特徴とする。
Ｒｚを５μｍ以下にすると、クリーニングブレード１１に形成された凸凹がトナーや添加剤によって塞がれ、十分な研磨効果が得られなくなり、Ｒｚを５５μｍ以上にすると、像担持体表面と接触しない部分が生じ、削る部分にムラが発生する。このため、良好な画像品質得るためにはＲａが、０．５＜Ｒａ＜５μｍであることが望ましい。

本発明は、前記クリーニング装置が、前記クリーニングブレードのＪＩＳ―Ａ硬度が、６０〜９５Ｈｓであることを特徴とする。
硬度が６０Ｈｓより小さいとクリーニングブレードの変形が大きいために摩耗しやすくなり、硬度が９５Ｈｓより大きいと使用開始時にクリーニングブレードのエッジ部分が固さのため欠けやすくなる。このため、クリーニングブレードと像担持体の耐久性を向上させるためには、硬度が、６０〜９５Ｈｓであることが望ましい。

本発明は、プロセスカートリッジが、少なくとも像担持体とクリーニング装置を一体に支持し、上述のクリーニング装置を有することを特徴とする。
画像形成装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジに前記クリーニング装置を一体に支持することにより、プロセスカートリッジの機能を向上させた。

本発明は、画像形成装置が、少なくともクリーニング装置又はクリーニング装置を一体に支持したプロセスカートリッジを有し、前記クリーニング装置は上述のクリーニング装置であることを特徴とする。
画像形成装置に前記クリーニング装置又はプロセスカートリッジを備えることにより、利便性を向上させ、高画質化の要求に応えることができる。

本発明は、前記画像形成装置が、像担持体表面の可視像を中間転写体に一旦転写し、その後中間転写体が保持する可視像を記録部材に転写する転写手段を備え、中間転写体表面の付着物を除去するクリーニング装置を有することを特徴とする。

本発明は、前記画像形成装置が、像担持体表面の可視像を記録部材に転写する転写手段と、転写位置近傍で記録部材を支持しながら搬送する記録部材支持体を備え、記録部材支持体表面の付着物を除去するクリーニング装置を有することを特徴とする。

本発明は、前記画像形成装置が、現像手段で用いられるトナーを、体積平均粒径Ｄｖが３〜８μｍで、体積平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎとの比であるＤｖ／Ｄｎが１．００〜１．４０の範囲にしたことを特徴とする。

本発明は、前記画像形成装置が、現像手段で用いられるトナーを、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーにしたことを特徴とする。

上記課題を解決するための手段により、本発明は、クリーニングブレードの接触部の表面粗さと硬度を良好な状態に保つことで、クリーニングブレードに長期的に優れた研磨効果を持たせることができ、クリーニングブレードと像担持体の耐久性を向上させ、安定して高品位な画像を提供することができた。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図１から図６に基づいて説明する。ただし、これらは一実施形態にすぎず本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、クリーニング装置を備えた画像形成装置の概略図である。像担持体１、像担持体１の周囲に接近又は接触して像担持体１表面に一様に電荷を帯電させる帯電ロ−ラ２、像担持体１表面に静電潜像を形成する露光装置３、静電潜像にトナーを付着させて現像することにより可視像化されたトナー像を形成する現像装置４、トナ−像を転写紙に転写する転写ベルト６、像担持体１表面をクリーニングするクリーニングブレード１１、クリーニングされたトナーを回収するトナー回収羽根１３、そのトナーを搬送するトナー回収コイル１４、像担持体１表面の残電荷を除電する除電ランプ９、及び帯電ローラ印加電圧及び現像のトナー濃度を制御するための光センサ１０が配置されている。トナーは画像形成とともに消費されるため、図示しないトナ−補給装置のトナ−補給口から現像装置４にトナ−が補給される。
画像形成は次のように行われる。像担持体１は反時計方向に回転する。感光体１は除電ランプ９により除電され、表面電位が０〜−１５０Ｖの基準電位に平均化される。次に帯電ロ−ラ２により帯電され、表面電位が−１０００Ｖ前後となる。次に露光装置３で露光され、画像部となる光が照射された部分は表面電位が０〜−２００Ｖとなる。現像装置４によりスリーブ上のトナ−が前記画像部に付着する。トナー像が作られた像担持体１は回転移動し、転写紙先端部と画像先端部とが転写ベルト６でほぼ一致するタイミングでレジストローラより転写紙が送られ、転写ベルト６から像担持体１表面のトナー像が転写紙に転写される。その後転写紙は図示されていない定着部へ送られて熱と圧力によりトナーが転写紙に融着され、画像形成されて排紙される。

クリーニング装置は、クリーニングブレード１１、トナー回収羽根１３、トナー回収コイル１４、図示されないトナー回収ボックスを備える。クリーニングブレード１１は、転写残トナーや、転写紙の添加剤やトナーの添加剤などによって生じる像担持体１表面のフィルミングなどの付着物を除去するクリーニング手段である。クリーニングブレード１１には、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の弾性材を用いる。とくに、ウレタンゴムが、耐摩耗性、耐オゾン性、耐汚染性の観点から好ましい。
クリーニングブレード１１は、無機粒子を含有することを特徴とする。像担持体１と接触するときの摩擦によって無機粒子が剥がれることにより、クリーニングブレード１１の接触部の表面形状が容易に凸凹になり、優れた研磨効果を得ることができる。無機粒子としては、無機酸化物、窒化物、ホウ化物などが適し、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等が挙げられる。
また、クリーニングブレード１１のＪＩＳ―Ａ硬度は、６０〜９５Ｈｓの範囲が好ましい。硬度が６０Ｈｓより小さいとクリーニングブレードの変形が大きいため摩耗しやすくなり、硬度が９５Ｈｓより大きいと使用開始時にクリーニングブレードのエッジ部分が固さのため欠けやすくなるためである。

図２は、画像形成装置の主要構成を示したものである。Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ
ＵｎｉｔであるＰＣＵ部は、ＰＣＵ駆動機構、像担持体、帯電機構、クリーニング機構、トナーリサイクル機構から構成される。本実施形態では、像担持体１にＯＰＣ感光体を採用している。クリーニングブレード１１は、ブレード先端部が像担持体１の回転方向に対してカウンタ方向に接触するように配置されるカウンターブレード方式である。

図３は、算術平均粗さＲａと画像品質ランクの関係を表したグラフである。画像品質ランクは、解像度、階調性、シャープネス、１ドット当たりの再現性などを基準にして画質を評価してランク付けしたものである。ランクは１から５までとし、最低をランク１、最高をランク５とした。良好な画像品質としてはランク４以上、高画質を達成するためにはランク５であることが必要である。画像品質ランクを４以上にするためには、クリーニングブレードの接触部の算術平均粗さＲａを、０．５＜Ｒａ＜５μｍの範囲に設定するのが適している。Ｒａを０．５μｍ以下にすると、クリーニングブレード１１に形成された凸凹がトナーや添加剤によって塞がれ、十分な研磨効果が得られなくなり、Ｒａを５μｍ以上にすると、像担持体１表面と接触しない部分が生じ、削る部分にムラができるためである。

図４は、算術平均粗さＲａを説明するためのグラフである。算術平均粗さＲａは、表面粗さを特徴づける特性値の代表例である。表面粗さは、クリーニングブレードの表面からランダムに抜き取った各部分におけるそれぞれの算術平均値ｍである。算術平均粗さＲａは、算術平均値ｍに対する偏差の絶対値に対する平均値である。すなわち、Ｒａ値は、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線をＹ＝ｆ（ｘ）で表したときに、下記数１の数式により求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう。

図５は、１０点平均粗さＲｚと画像ランクの関係を表したグラフである。画像品質ランクを４以上にするためには、クリーニングブレードの接触部の１０点平均粗さＲｚを、５〜５５μｍの範囲に設定するのが適している。Ｒｚを５μｍ以下にすると、クリーニングブレード１１に形成された凸凹がトナーや添加剤によって塞がれ、十分な研磨効果が得られなくなり、Ｒｚを５５μｍ以上にすると、像担持体１表面と接触しない部分が生じ、削る部分にムラができるためである。

図６は、１０点平均粗さＲｚを説明するためのグラフである。１０点平均粗さＲｚは、表面粗さを反映した特性値である。１０点平均粗さＲｚは、平均値からの偏差値のうち、最大のものから上位５つ偏差値の平均と最小のものから下位５つの偏差値の絶対値の平均値の和である。換言すれば、Ｒｚ値は、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、平均線に平行で粗さ曲線を横切らない線を基準線とし、その基準線からこの抜き取り部分の縦倍率の方向に測定した、山の最高から５番目までの高さの絶対値の平均値と、谷に最低から５番目までの高さの絶対値の平均値との差を求め、下記数２の数式により得られる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう。

本発明の画像形成装置に用いられるトナーとしては、高画質化の要求に応えるために、重合法等により作られた球形に近いトナー（以下、「球形トナー」という。）が適している。
６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するためには、トナーの体積平均粒径Ｄｖは３〜８μｍで、体積平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎとの比Ｄｖ／Ｄｎは１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。Ｄｖ／Ｄｎが１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを表している。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
また、トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーが適している。このような構成のトナーにすると、転写紙への良好な定着性が得られ、ホットオフセットを防ぐことができ、
転写残トナーの低減を図ることができる。

クリーニング装置を備えた画像形成装置の概略図である。 画像形成装置の主要構成を示したものである。 算術平均粗さＲａと画像品質ランクの関係を表したグラフである。 算術平均粗さＲａを説明するためのグラフである。 １０点平均粗さＲｚと画像ランクの関係を表したグラフである。 １０点平均粗さＲｚを説明するためのグラフである。

符号の説明

１ 像担持体
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
４ 現像装置
６ 転写ベルト
９ 除電ランプ９
１０ 光センサ
１１ クリーニングブレード
１３ トナー回収羽根
１４ トナー回収コイル

Claims (10)

1. ブレード部材が弾性材で形成されたクリーニングブレードを像担持体に接触させることにより像担持体表面の付着物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において、前記クリーニングブレードは、無機粒子を含有し、像担持体と接触させたときの摩擦によって無機粒子が剥がれることにより、前記クリーニングブレードの接触部に粗さを持たせ、像担持体表面の付着物を削り取る構成にしたことを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記クリーニング装置は、前記クリーニングブレードの接触部の算術平均粗さＲａが、０．５＜Ｒａ＜５μｍ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. 前記クリーニング装置は、前記クリーニングブレードの接触部の１０点平均粗さＲｚが５〜５５μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
4. 前記クリーニング装置は、前記クリーニングブレードのＪＩＳ―Ａ硬度が、６０〜９５Ｈｓであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のクリーニング装置。
5. プロセスカートリッジは、少なくとも像担持体とクリーニング装置を一体に支持し、請求項１ないし４のいずれか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。
6. 画像形成装置は、少なくともクリーニング装置又はクリーニング装置を一体に支持したプロセスカートリッジを有し、前記クリーニング装置は請求項１ないし４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画像形成装置。
7. 前記画像形成装置は、像担持体表面の可視像を中間転写体に一旦転写し、その後中間転写体が保持する可視像を記録部材に転写する転写手段を備え、中間転写体表面の付着物を除去するクリーニング装置を有することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成装置は、像担持体表面の可視像を記録部材に転写する転写手段と、転写位置近傍で記録部材を支持しながら搬送する記録部材支持体を備え、記録部材支持体表面の付着物を除去するクリーニング装置を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成装置は、現像手段で用いられるトナーが、体積平均粒径Ｄｖが３〜８μｍで、体積平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎとの比であるＤｖ／Ｄｎが１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成装置は、現像手段で用いられるトナーが、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
    
    
    
    
    
    

Images