JP2009223073A - クリーニングブレード、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】先端稜線部のめくれを長期に亘って抑制することができ、かつ、像担持体の偏心などの変動に対して良好に追随することのできるクリーニングブレード、画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】クリーニングブレード６２は、金属や硬質プラスチックなどの剛性材料からなる短冊形状のホルダー６２１と、短冊形状の弾性体ブレード６２２とで構成し、クリーニングブレード６２の先端面６２ａ全体および下面６２ｂの先端稜線部６２ｃ近傍に先端稜線部６２ｃを覆うように、先端稜線部の層厚が１［μｍ］以上５０［μｍ］以下であり、鉛筆硬度が７Ｈ以上の紫外線硬化樹脂からなる表面層６２３を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、クリーニングブレード、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものである。

従来、電子写真式の画像形成装置では、被清掃部材たる感光体などの像担持体について、転写紙や中間転写体へトナー像を転写した後の表面に付着した不必要な転写残トナーはクリーニング手段たるクリーニング装置によって除去している。
このクリーニング装置のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、短冊形状のクリーニングブレードを用いたものがよく知られている。このクリーニングブレードは、ポリウレタンゴムなどの短冊形状の弾性体で構成されている。そして、クリーニングブレードの基端を支持部材で支持して先端稜線部を像担持体の周面に押し当て、像担持体上に残留するトナーをせき止めて掻き落とし除去する。

また、近年の高画質化の要求に応えるべく、重合法等により形成された小粒径で球形に近いトナー（以下、重合トナー）を用いた画像形成装置が知られている。この重合トナーは、従来の粉砕トナーに比べて転写効率が高いなどの特徴があり、上記要求に応えることが可能である。しかし、重合トナーは、クリーニングブレードを用いて像担持体表面から除去しようとしても十分に除去することが困難であり、クリーニング不良が発生してしまうという問題を有している。これは、小粒径で且つ球形度に優れた重合トナーが、ブレードと像担持体との間に形成される僅かな隙間をすり抜けるからである。

かかるすり抜けを抑えるには、像担持体とクリーニングブレードとの当接圧力を高めてクリーニング能力を高める必要がある。しかし、クリーニングブレードの当接圧を高めると、図７（ａ）に示すように、像担持体３とクリーニングブレード６２との摩擦力が高まり、クリーニングブレード６２が像担持体３の移動方向に引っ張られて、クリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃがめくれてしまう。このめくれたクリーニングブレード６２が、そのめくれに抗して原形状態に復元する際に異音が発生することがある。また、このめくれと復元とを繰り返すことでビビリ振動が生じてしまう。さらに、クリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃがめくれた状態でクリーニングをし続けると、図７（ｂ）に示すように、クリーニングブレード６２の先端面６２ｂの先端稜線部６２ｃから数［μｍ］離れた場所に局所的な磨耗が生じてしまう。このような状態で、さらにクリーニングを続けると、この局所的な磨耗が大きくなり、最終的には、図７（ｃ）に示すように、先端稜線部６２ｃが欠落してしまう。先端稜線部６２ｃが欠落してしまうと、トナーを正常にクリーニングできなくなり、クリーニング不良を生じてしまう。

特許文献１には、ポリウレタンエラストマーからなるクリーニングブレードの少なくとも当接部に、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの皮膜硬度を有する樹脂からなる表面層を設けたものが記載されている。鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの皮膜硬度を有する表面層を設けることで、クリーニングブレード当接部の摩擦係数を下げることができ、像担持体とクリーニングブレードとの摩擦力を低減させることができ、クリーニングブレードの先端稜線部のめくれを良好に抑制することができる。さらに、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの鉛筆硬度の表面層は、硬くて変形しにくいので、クリーニングブレードの先端稜線部のめくれをより一層抑制することができる。

特許第３６０２８９８号公報

しかしながら、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの鉛筆硬度の表面層は、耐摩耗性が十分ではなく、感光体との摺擦によって表面層が磨耗し、当接部の表面層が早期に消失してしまう。その結果、ポリウレタンエラストマーの先端稜線部が像担持体と早期に当接してしまい、先端稜線部のめくれが早期に発生し、クリーニング不良が生じてしまうという不具合があった。そこで、表面層の層厚を厚くして、ポリウレタンエラストマーの先端稜線部が早期に像担持体と当接しないようにすることも考えられる。しかし、層厚を厚くすると、表面層の硬度の影響が強くなり、ポリウレタンエラストマーの弾性性能が低下してしまい、像担持体の偏心などの変動に対する追随性が低下して、良好なクリーニング性が得られなくなってしまう。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、先端稜線部のめくれを長期に亘って抑制することができ、かつ、像担持体の偏心などの変動に対して良好に追随することのできるクリーニングブレード、画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、被清掃部材の表面に当接して、該被清掃部材表面から粉体をクリーニングするクリーニングブレードにおいて、短冊形状の弾性体ブレードと、前記弾性体ブレードの先端稜線部を覆い、該先端稜線部の層厚が１［μｍ］以上５０［μｍ］以下であり、鉛筆硬度が７Ｈ以上の紫外線硬化樹脂からなる表面層とで構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のクリーニングブレードにおいて、前記弾性体ブレードとして、ウレタン基を含むゴムを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体表面に形成された前記静電潜像を現像してトナー像化する現像手段と、前記像担持体表面のトナー像を転写体に転写する転写手段と、前記像担持体表面に当接して、前記像担持体表面に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、前記クリーニングブレードとして、請求項１または２のクリーニングブレードを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記現像手段に用いられるトナーとして、体積平均粒径が５．５［μｍ］以下、円形度が０．９７以上のトナーを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、像担持体と少なくとも前記像担持体表面に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、前記クリーニングブレードとして、請求項１または２のクリーニングブレードを用いたことを特徴とするものである。

請求項１乃至５の発明においては、後述する検証実験の結果のとおり、表面層の層厚を１［μｍ］以上５０［μｍ］以下とすることで、像担持体の変動に対して良好に追随することができでき、良好なクリーニング性を得ることができる。
また、表面層の鉛筆硬度を７Ｈ以上とすることで、表面層の層厚が５０［μｍ］以下でも、磨耗により表面層が早期に消失せず、長期に亘りクリーニングブレードの表面層を像担持体と当接させることができる。従って、長期にわたりクリーニングブレード先端稜線部のめくれを抑制することができる。
また、紫外線硬化樹脂で表面層を形成するので、弾性体ブレードの先端稜線部に塗布した樹脂に紫外線を照射するだけで、鉛筆硬度７Ｈ以上の表面層を形成することができ、クリーニングブレードを安価に製造することができる。

以下、本発明を画像形成装置である電子写真プリンタ（以下、単にプリンタという）に適用した実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。プリンタは、単一色の複写を行うものであり、図示しない画像読み取り部で読み取った画像データに基づいてモノクロ画像形成を行う。

図１に示すように、プリンタは、像担持体としてのドラム状の感光体３を備えている。感光体３はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであっても良い。

感光体３の周囲には帯電手段としての帯電チャージャ４、潜像をトナー像化する現像手段である現像装置５、トナー像を記録媒体としての転写紙に転写する転写手段としての転写装置７、転写紙を感光体３から分離するための分離爪８、転写後の感光体３上に残留するトナーの帯電極性を揃えるためのクリーニング前チャージャ９、転写後の感光体３上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置６、潤滑剤塗布装置１０、感光体３を除電する除電ランプ１１等が配置されている。

帯電チャージャ４は、感光体３に所定の距離を持って非接触で配置され、感光体３を所定の極性、所定の電位に帯電するものである。帯電チャージャ４によって一様帯電された感光体３は、図示しない潜像形成手段たる露光装置から画像データに基づいて光Ｌが照射され静電潜像が形成される。

現像装置５は、現像剤担持体としての現像ローラ５１を有している。この現像ローラ５１には、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。現像装置５のケーシング内には、ケーシング内に収容された現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する供給スクリュ５２及び攪拌スクリュ５３が設けられている。また、現像ローラ５１に担持された現像剤を規制するためのドクタ５４も設けられている。供給スクリュ５２及び攪拌スクリュ５３の２本スクリュによって撹拌・搬送された現像剤中のトナーは、所定の極性に帯電される。そして、現像剤は、現像ローラ５１に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、ドクタ５４により規制され、感光体３と対向する現像領域でトナーが感光体３上の潜像に付着する。

転写装置７は、転写前チャージャ７１、転写チャージャ７２、分離チャージャ７３を備えている。転写前チャージャ７１で負のコロナ放電を行って、トナーの極性を揃えた後、転写チャージャ７２によるコロナ放電下で転写紙にトナー像を転写する。この転写紙を分離チャージャ７３のコロナ放電と分離爪８とによって感光体３表面から分離する。

潤滑剤塗布装置１０は、塗布ブラシ１０１、固形潤滑剤１０３、潤滑剤加圧スプリング１０４などを備えている。固形潤滑剤１０３は、不図示のブラケットに保持され、潤滑剤加圧スプリング１０４により塗布ブラシ１０１側に加圧されている。そして、感光体３の回転方向に対して連れまわり方向に回転する塗布ブラシ１０１により固形潤滑剤１０３が削られて感光体３上に潤滑剤が塗布される。感光体３に潤滑剤を塗布することで、クリーニングブレード６２との摩擦係数を効率的に低下させている。

また、塗布ブラシ１０１は、感光体３上の転写残トナーを掻き乱すとともに、ブラシに付着させて感光体上の転写残トナーの一部を除去する。

クリーニング装置６は、クリーニングブレード６２などを有している。クリーニングブレード６２は、感光体３の表面移動方向に対してカウンタ方向で感光体３に当接している。クリーニングブレード６２は、塗布ブラシ１０１により掻き乱されて除去しやすくなった感光体上の転写残トナーを除去する。なお、クリーニングブレード６２の詳細については後述する。

転写前チャージャ７１、分離爪８、クリーニング前チャージャ９は、必要に応じて配置されるものである。

帯電チャージャ４、転写前チャージャ７１、転写チャージャ７２、分離チャージャ７３、クリーニング前チャージャ９には、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器（ソリッド・ステート・チャージャー）を始めとする公知の手段が用いられる。
これらの帯電方式のうち、特に接触帯電方式、あるいは非接触の近接配置方式がより望ましく、帯電効率が高くオゾン発生量が少ない、装置の小型化が可能である等のメリットを有する。

また、不図示の露光装置、除電ランプ１１等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）などの発光物全般を用いることができる。
また、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
これらの光源のうち、発光ダイオード、及び半導体レーザーは照射エネルギーが高く、また６００〜８００［ｎｍ］の長波長光を有するため、良好に使用される。

次に、プリンタにおける画像形成動作を説明する。
図示しない操作部などからプリント実行の信号を受信したら、帯電チャージャ４、現像ローラ５１、転写前チャージャ７１、転写チャージャ７２、分離チャージャ７３、クリーニング前チャージャ９にそれぞれ所定の電圧または電流が順次所定のタイミングで印加される。同様に、露光装置及び除電ランプ１１などにもそれぞれ所定の電圧又は電流が順次所定のタイミングで印加される。また、これと同期して、駆動手段としての感光体駆動モータ（不図示）により感光体３が図中矢印方向に回転駆動される。

感光体３が図中矢印方向に回転すると、まず感光体表面が、帯電チャージャ４によって所定の電位に帯電される。そして、図示しない露光装置から画像信号に対応した光Ｌが感光体３上に照射され、光Ｌが照射された部分の感光体３上が除電され静電潜像が形成される。

静電潜像の形成された感光体３は、現像装置５との対向部で現像ローラ５１上に形成された現像剤の磁気ブラシで感光体３表面を摺擦される。このとき、現像ローラ５１上の負帯電トナーは、現像ローラ５１に印加された所定の現像バイアスによって、静電潜像側に移動し、トナー像化（現像）される。このように、本実施形態では、感光体３上に形成された静電潜像は、現像装置５によって、負極性に帯電されたトナーにより反転現像される。本実施形態では、Ｎ／Ｐ（ネガポジ：電位が低い所にトナーが付着する）の非接触帯電ローラ方式を用いた例について説明したが、これに限るものではない。

感光体３上に形成されたトナー像は、図示しない給紙部から上レジストローラ１１と下レジストローラ１２との対向部を経て、感光体１と転写チャージャとの間に形成される転写領域に給紙される転写紙に転写される。このとき、転写紙は上レジストローラ１２と下レジストローラ１３との対向部で画像先端と同期を取り供給される。また、転写紙への転写時には、所定の転写バイアスが印加される。トナー像が転写された転写紙は、分離爪８と分離チャージャ７３によって感光体３から分離され、図示しない定着手段としての定着装置へ搬送される。そして、定着装置を通過する事により、熱と圧力の作用でトナー像が転写紙上に定着されて、転写紙は機外に排出される。
一方、転写後の感光体３の表面は、潤滑剤塗布装置１０によって潤滑剤が塗布され、クリーニング装置６で転写後の残留トナーが除去された後、除電ランプ１１で除電される。

また、本プリンタにおいては、感光体３と、プロセス手段として帯電チャージャ４、現像装置５、クリーニング装置６、潤滑剤塗布装置１０などが枠体２に収められており、プロセスカートリッジ１として装置本体から一体的に着脱可能となっている。なお、本実施形態では、プロセスカートリッジ１としての感光体３とプロセス手段とを一体的に交換するようになっているが、感光体３、帯電チャージャ４、現像装置５、クリーニング装置６、潤滑剤塗布装置１０のような単位で新しいものと交換するような構成でもよい。

次に、本プリンタに好適なトナーについて説明する。
本プリンタに用いるトナーとしては、画質向上のために、高円形化、小粒径化がし易い懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法により製造された重合トナーを用いるのが好ましい。
特に、円形度が０．９７以上、体積平均粒径５．５［μｍ］以下の重合トナーを用いるのが好ましい。平均円形度が０．９７以上、体積平均粒径５．５［μｍ］のものを用いることにより、より高解像度の画像を形成することができる。

ここでいう「円形度」は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製、商品名）により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０［ｍｌ］中に、分散剤として界面活性剤好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を０．１〜０．５［ｍｌ］加え、更に測定試料（トナー）を０．１〜０．５［ｇ］程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約１〜３分間分散処理し、分散液濃度が３０００〜１［万個／μｌ］となるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。そして、この測定結果に基づき、図２（ａ）に示す実際のトナー投影形状の外周長をＣ１、その投影面積をＳとし、この投影面積Ｓと同じ図２（ｂ）に示す真円の外周長をＣ２としたときのＣ２／Ｃ１を求め、その平均値を円形度とした。

体積平均粒径については、コールターカウンター法によって求めることが可能である。具体的には、コールターマルチサイザー２ｅ型（コールター社製）によって測定したトナーの個数分布や体積分布のデータを、インターフェイス（日科機社製）を介してパーソナルコンピューターに送って解析するのである。より詳しくは、１級塩化ナトリウムを用いた１％ＮａＣｌ水溶液を電解液として用意する。そして、この電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を０．１〜５［ｍｌ］加える。更に、これに被検試料としてのトナーを２〜２０［ｍｇ］加え、超音波分散器で約１〜３分間分散処理する。そして、別のビーカーに電解水溶液１００〜２００［ｍｌ］を入れ、その中に分散処理後の溶液を所定濃度になるように加えて、上記コールターマルチサイザー２ｅ型にかける。アパーチャーとしては、１００［μｍ］のものを用い、５０，０００個のトナー粒子の粒径を測定する。チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上３２．０［μｍ］以下のトナー粒子を対象とする。そして、「体積平均粒径＝ΣＸｆＶ／ΣｆＶ」という関係式に基づいて、体積平均粒径を算出する。但し、Ｘは各チャンネルにおける代表径、Ｖは各チャンネルの代表径における相当体積、ｆは各チャンネルにおける粒子個数である。

このような重合トナーにおいては、上述したように、粉砕トナーを感光体３表面から除去するときと同じようにしてクリーニングブレード６２で除去しようとしても、その重合トナーを感光体３表面から十分に除去しきれず、クリーニング不良が発生する。そこで、クリーニングブレード６２の感光体３への当接圧を高めて、クリーニング性をアップしようとすると、クリーニングブレード６２が早期に磨耗してしまうという問題があった。また、クリーニングブレード６２と感光体３との摩擦力が高まって、クリーニングブレード６２の感光体３と当接している先端稜線部が感光体３の移動方向に引っ張られて、先端稜線部がめくれてしまう。クリーニングブレード６２の先端稜線部がめくれると、異音や振動、先端稜線部の欠落などの様々な問題が生じてしまう。

そこで、本実施形態においては、クリーニングブレード６２の先端稜線部を覆うように、クリーニングブレード６２よりも硬度の高い表面層を設けている。

図３は、クリーニングブレード６２の斜視図であり、図４は、クリーニングブレード６２の拡大構成図である。
クリーニングブレード６２は、金属や硬質プラスチックなどの剛性材料からなる短冊形状のホルダー６２１と、短冊形状の弾性体ブレード６２２とで構成されており、クリーニングブレード６２の先端面６２ａ全体および下面６２ｂの先端稜線部６２ｃ近傍に先端稜線部６２ｃを覆うように表面層６２３が形成されている。
弾性体ブレード６２２は、ホルダー６２１の一端側に接着剤などにより固定されており、ホルダー６２１の他端側は、クリーニング装置６のケースに方持ち支持されている。

表面層６２３の材質としては、樹脂が好ましく、紫外線硬化樹脂がより好ましい。紫外線硬化樹脂を用いることで、クリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃに塗工した樹脂に紫外線を照射させるだけで、所望の硬度を有する表面層６２３を得ることができ、クリーニングブレード６２を安価に製造することができる。

また、表面層６２３は、型を用いてクリーニングブレードの先端稜線部に表面層を形成する。これは、スプレー塗工やディップ塗工によってクリーニングブレードの先端稜線部に紫外線硬化樹脂を塗工して、表面層を形成する場合、塗工した樹脂の表面張力の関係で先端稜線部６２ｃに必要十分な樹脂を塗工することができず、クリーニングブレードの先端稜線部を表面層で完全に覆うことができないおそれがあった。
そこで、本実施形態においては、型を用いてクリーニングブレードの先端稜線部に表面層を形成することで、クリーニングブレードの先端稜線部を表面層で完全に覆うことができ、しかも、クリーニングブレードの先端稜線部における表面層の層厚を所望の層厚にすることができる。以下に、型による樹脂の塗工について具体的に説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、石英ガラスなどの紫外線が透過可能な部材からなる型７０１にフッ素型離型剤を塗布した後、紫外線硬化樹脂６２３ａを塗布する。次に、図５（ｂ）に示すように、紫外線硬化樹脂６２３ａが塗布された型７０１にクリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃを嵌め込んで、紫外線７０２を照射して、紫外線硬化樹脂６２３ａを硬化させる。紫外線硬化樹脂６２３ａを硬化させたら、図５（ｃ）に示すようにクリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃを型７０１から取り出す。このとき、型７０１にフッ素型離型剤を塗布しているので、型７０１から紫外線硬化性樹脂６２３ａを良好に離型させることができる。

また、表面層６２３の皮膜硬度は、鉛筆硬度７Ｈ以上が好ましい。鉛筆硬度７Ｈ以上とすることで、表面層６２３が感光体３によって削られにくくなり、クリーニングブレード６２の耐摩耗性を著しく向上させることができ、経時にわたりクリーニング性能を維持することができる。また、鉛筆硬度を７Ｈ以上とすることで、表面層６２３が比較的剛直となり、クリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃのめくれをより一層抑制することができる。

また、感光体３と当接する可能性のある先端稜線部６２ｃから５０［μｍ］離れた位置まで、先端面６２ａとブレード下面６２ｂとに表面層を形成するのが好ましい。これにより、先端稜線部６２ｃの表面が削れ、弾性体ブレード６２２と感光体３とが直接接触し、先端稜線部６２ｃがめくれて先端面６２ａの先端稜線部６２ｃから数［μｍ］離れた場所が感光体３と当接しても、そこにも表面層６２３が形成してあるので、先端面６２ａの局所的な磨耗が抑制される。よって、先端面６２ａの局所的な磨耗によってクリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃの欠落を抑制することができる。また、感光体３の取り付け誤差やクリーニングブレードの取り付け誤差などによって、クリーニングブレード６２の当接圧が必要以上に高くなり、クリーニングブレード６２が必要以上に撓んで、ブレード下面６２ｂの先端稜線部６２ｃから数［μｍ］離れた箇所が感光体３に接触しても、そこにも、表面層６２３が形成してあるので、ブレード下面の局所的な磨耗を抑制することができる。

また、クリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃにおける表面層６２３の層厚は、１〜５０［μｍ］が好ましい。層厚が１［μｍ］未満だと、表面層の剛性が弱くなり、クリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃがめくれやすくなってしまう。また、層厚が５０［μｍ］を超えると、表面層の硬度の影響が強くなり、弾性体ブレードの弾性が失われて、感光体の偏心などの変動に対する追随性が低下してしまう。その結果、良好なクリーニング性が得られなくなってしまう。よって、表面層の層厚を１〜５０［μｍ］とすることで、表面層のめくれを良好に抑制することができるとともに、感光体の偏心などの変動に対する追随性の低下を抑制し、良好なクリーニング性能を維持することができる。

次に、本出願人らが行った検証実験について説明する。
表面層６２３の材質や層厚、表面層の塗工方法をそれぞれ変化させて、耐久試験を行った。

［弾性体ブレード］
弾性体ブレード６２２としては、２５［℃］における物性が以下の物性となっているウレタンゴムを用意した。
ウレタンゴム１：硬度７０度、反発弾性５０％（東洋ゴム工業製）

ウレタンゴムの硬度は、島津製作所製デュロメーターを用い、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準じて測定した。試料は厚さ６ｍｍ以上となるように約２ｍｍのシートを重ね合わせたものとした。
ウレタンゴムの反発弾性は、東洋精機製作所製Ｎｏ．２２１レジリエンステスタを用い、ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した。試料は厚さ４ｍｍ以上となるように約２ｍｍのシートを重ね合わせたものとした。

［表面層］
表面層としては、以下のものを用いた。
（表面層１）
アクリレートモノマー：日本化薬 ＫＡＹＡＲＡＤ ＴＭＰＴＡ ２０部
重合開始剤：チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア１８４ １部
溶媒：２−ブタノン ７９部
塗膜硬度：鉛筆硬度９Ｈ
（表面層２）
ウレタンアクリレートオリゴマー：根上工業 ＵＮ−３３２０ＨＡ ２０部
重合開始剤：チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア１８４ １部
摩擦係数添加剤：大日本インキ化学工業 フッ素化合物
（ディフェンサ Ｅｘｐ．ＴＦ−３０２６） ０．５部
溶媒：２−ブタノン ７８．５部
塗膜硬度：鉛筆硬度７Ｈ
（表面層３）
アクリレートモノマー：日本化薬 ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＣＡ−１２０ ２０部
重合開始剤：チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア１８４ １部
溶媒：２−ブタノン ７９部
塗膜硬度：鉛筆硬度５Ｈ
（表面層４）
ウレタンアクリレートオリゴマー：根上工業 ＵＮ−９０４ ２０部
重合開始剤：チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア１８４ １部
溶媒：２−ブタノン ７９部
塗膜硬度：鉛筆硬度９Ｈ

表面層の鉛筆硬度は、コーテック株式会社製鉛筆引っかき試験機ＫＴＶＦ−２３８０を用い、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４に準じて測定した。試料は、５０［ｍｍ］×５０［ｍｍ］のガラス板上に表面層の材料を約１０［μｍ］スプレー塗工したものとした。

［塗工方法］
塗工方法としては、以下の方法で行った。
＜スプレー塗工＞
ウレタンゴム１を用いて厚さ２［ｍｍ］の短冊形状の弾性体ブレードを作成し、この弾性体ブレードに対し、ブレード面及び先端面の２方向から１０［ｍｍ／ｓ］のスプレーガン移動速度にて２度塗りを行い、３分間指触乾燥後紫外線露光（１４０［Ｗ／ｃｍ］×３［ｍ／ｍｉｎ］×５パス）を行った。ただし、ブレード下面はマスキングテープにより先端３［ｍｍ］幅に表面層が形成されるように規制した。
＜型による塗工＞
ウレタンゴム１を用いて厚さ２［ｍｍ］の短冊形状の弾性体ブレードを作成する。次に、弾性体ブレードの先端稜線部に沿った形状の型に表面層液を塗工する。その後、弾性体ブレードの先端稜線部を型の表面層液が塗工されている場所に接触させ、紫外線露光（１４０［Ｗ／ｃｍ］×５［ｍ／ｍｉｎ］×３パス）により、硬化させる。その後、弾性体ブレードを型から取り外す。

検証実験には、重合法により作製したトナーを用いた。なお、トナーの物性は、以下のとおりである。
トナー母体：円形度０．９８、平均粒径４．９［μｍ］
外添剤 ：小粒径シリカ１．５部（クラリアント製Ｈ２０００）
小粒径酸化チタン０．５部（テイカ製ＭＴ−１５０ＡＩ）
大粒径シリカ１．０部（電気化学工業製ＵＦＰ−３０Ｈ）

検証実験は、評価環境：２０［℃］・６５［％ＲＨ］、通紙条件：画像面積率５［％］チャートを連続通紙で、２００，０００枚（Ａ４横）で行った。そして、以下の項目を評価した。
［評価項目］
クリーニング不良発生：有無（画像面積比率５％チャート出力目視観察）
先端稜線部摩耗幅：ブレード下面側からみた摩耗幅

表１に検証実験の結果を示す。なお、表面層の層厚は、キーエンス製マイクロスコープＶＨＸ−１００を用い、別途同様に塗工した弾性体ブレードの断面により測定した。試料は日進ＥＭ製ＳＥＭ試料作製用トリミングカミソリを用い断面を切断したものとした。

表１に示すように、比較例１は、１０００枚でビビリ振動による異音が確認された。これは、先端稜線部に表面層が形成されていないため、ウレタンゴムの部分が感光体と直接接触する。表面層が形成されていないクリーニングブレードの先端稜線部は変形しやすいが、先端稜線部近傍には、表面層が形成されており、クリーニングブレードの先端稜線部近傍は、変形し難い。その結果、表面層が形成されていないクリーニングブレードの先端稜線部の微小の領域が感光体との摩擦力により感光体移動方向に微小に変形して、ビビリ振動による異音が発生したと考えられる。
一方、先端稜線部の表面層が１［μｍ］の実施例２は、ビビリ振動による異音の発生もなく、長期にわたり良好なクリーニング性が得られた。このことから、少なくとも、先端稜線部の表面層が１［μｍ］以上であれば、経時にわたりビビリ振動による異音の発生を抑制することができることがわかる。

また、比較例２は、帯状クリーニング不良が４箇所発生した。これは、表面層の層厚が１００［μｍ］と厚いため、弾性ブレードの弾性性能が表面層によって阻害されて、クリーニングブレードが感光体の表面の法線方向の変動に対して追随することができず、帯状クリーニング不良が４箇所発生したと考えられる。
一方、先端稜線部の表面層が５０［μｍ］の実施例３は、長期にわたり良好なクリーニング性が得られた。このことから、少なくとも、先端稜線部の表面層が５０［μｍ］以下であれば、経時にわたり帯状のクリーニング不良を抑制することがわかる。

また、比較例３は、クリーニング不良は発生しなかったが、クリーニングブレードの先端稜線部の磨耗幅を観察すると、１５０［μｍ］であり、実施例１〜５に比べて、大幅に磨耗していた。これは、比較例３のクリーニングブレードの表面層の鉛筆硬度が、５Ｈであり、実施例１〜５の表面層よりも鉛筆硬度が低くかったため、実施例１〜５よりも磨耗してしまったと考えられる。
一方、表面層の鉛筆硬度が７Ｈ以上の実施例１〜５のクリーニングブレードは、先端稜線部の磨耗幅を、約５０［μｍ］以下に抑えることができた。これにより、表面層の鉛筆硬度を７Ｈ以上にすることで、比較例３に比べて、磨耗を（１／３）以下に抑えることができ、磨耗に対して著しい効果が得られることができることがわかる。

また、比較例４においては、すじ状のクリーニング不良が５箇所発生した。また、検証実験後のクリーニングブレードを観察したところ、先端面に数箇所えぐれが発生していた。これは、比較例４は、表面層を形成していないので、先端稜線部の摩擦係数が高く、また、先端稜線部が変形しやすい。このため、感光体とクリーニングブレードとの摩擦力によって、クリーニングブレードの先端稜線部がめくれた状態で感光体表面をクリーニングしていたと考えられる。その結果、クリーニングブレード先端面の一部が局所的に磨耗していき、先端面に数箇所えぐれが発生したと考えられる。先端面に数箇所えぐれが発生した結果、クリーニングブレードの線圧が感光体の幅方向で均一でなくなり、線圧が低くなったところからトナーがすり抜け、すじ状のクリーニング不良が発生したと考えられる。
一方、先端稜線部に表面層を設けた実施例１〜５、比較例１〜３には、すじ状のクリーニング不良は、発生しなかった。このことから、先端稜線部に表面層を設けることで、経時にわたりすじ状のクリーニング不良を抑制することができることがわかる。

以上の検証実験によって、クリーニングブレードの先端稜線部に表面層を設け、その表面層の層厚を１〜５０［μｍ］にし、表面層の鉛筆硬度を７Ｈ以上にすることで、経時にわたり良好なクリーニング性を維持することができ、ビビリ振動による異音の発生を抑制し、かつ、クリーニングブレードの磨耗を著しく向上できることがわかった。

また、実施例１〜５について、検証実験後のクリーニングブレードの表面層を観察したところ、細かい割れが発生していたが、クリーニング不良などの異常画像発生につながる事象は、確認されなかった。この理由については定かではないが、本検証実験を行った画像形成装置には、潤滑剤塗布装置を備えており、潤滑剤塗布装置で感光体表面に潤滑剤を塗布していることが影響していると思われる。

本実施形態においては、いわゆるモノクロの画像形成装置の例であるが、カラーの画像形成装置であってもよい。以下、カラー画像形成装置に本実施形態の特徴点を適用した場合の具体例を説明する。

図６は、いわゆるタンデム型のフルカラー画像形成装置であるプリンタに本発明を適用した例を示す図である。
図６において、符号（３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋ）はドラム状の感光体であり、この感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋは図中の矢印方向に回転し、その周りに少なくとも回転順に帯電装置４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ，４Ｋ、現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋ、クリーニング装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋが配置されている。

この帯電装置４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ，４Ｋと現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋの間の感光体裏面側より、図示しない露光装置からのレーザー光ＬＣ，ＬＭ，ＬＹ，ＬＫが照射され、感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋに静電潜像が形成されるようになっている。そして、このような感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋを中心とした４つのプロセスカートリッジ１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋが、転写材搬送手段である転写搬送ベルト１４に沿って並置されている。転写搬送ベルト１４は各プロセスカートリッジ１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋの現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋとクリーニング装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋの間で感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋに当接しており、転写搬送ベルト１４の感光体側の裏側に当たる面（裏面）には転写バイアスを印加するための転写ブラシ７Ｃ，７Ｍ，７Ｙ，７Ｋが配置されている。各プロセスカートリッジ１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋは現像装置内部のトナーの色が異なることであり、その他は全て同様の構成となっている。

図６に示す構成のカラー電子写真画像形成装置において、画像形成動作は次のようにして行なわれる。まず、各プロセスカートリッジ１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋにおいて、感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋが矢印方向（感光体と連れ周り方向）に回転する帯電装置４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ，４Ｋにより帯電され、次に感光体の内側に配置された露光装置（図示しない）でレーザー光ＬＣ，ＬＭ，ＬＹ，ＬＫにより、作成する各色の画像に対応した静電潜像が形成される。

次に現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋにより潜像を現像してトナー像が形成される。現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋは、それぞれＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）のトナーで現像を行なう現像装置で、４つの感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋ上で作られた各色のトナー像は転写紙上で重ねられる。
転写紙Ｐは給紙コロ１５によりトレイから送り出され、上レジストローラ１２と下レジストローラ１３で一旦停止し、上記感光体上への画像形成とタイミングを合わせて転写搬送ベルト１４に送られる。転写搬送ベルト１４上に保持された転写紙Ｐは搬送されて、各感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋとの当接位置（転写部）で各色トナー像の転写が行なわれる。
感光体上のトナー像は、転写ブラシ７Ｃ，７Ｍ，７Ｙ，７Ｋに印加された転写バイアスと感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋとの電位差から形成される電界により、転写紙Ｐ上に転写される。そして４つの転写部を通過して４色のトナー像が重ねられた記録紙Ｐは定着装置１６に搬送され、トナーが定着されて、図示しない排紙部に排紙される。また、転写部で転写されずに各感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋ上に残った残留トナーは、クリーニング装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋで回収される。なお、図６の例では画像形成要素は、転写紙搬送方向上流側から下流側に向けて、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）の色の順で並んでいるが、この順番に限るものではなく、色順は任意に設定されるものである。
また、図６において帯電装置は感光体と当接しているが、両者の間に適当なギャップ（１０〜２００μｍ程度）を設けることにより、両者の摩耗量が低減できると共に、帯電部材へのトナーフィルミングが少なくて済み良好に使用できる。

各プロセスカートリッジ１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋのクリーニング装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋは、クリーニングブレードを備えており、クリーニングブレードの先端稜線部は、層厚が１［μｍ］以上５０［μｍ］以下であり、鉛筆硬度が７Ｈ以上の紫外線硬化樹脂からなる表面層で覆われている。
このカラー電子写真画像形成装置は、上述のような構成を備えているので、重合トナーをクリーニングできるようクリーニングブレードの線圧を上げても、クリーニングブレードの先端稜線部にめくれが生じることがなく、良好なクリーニング性を経時にわたり維持することができる。

以上、本実施形態のクリーニングブレードは、短冊形状の弾性体ブレードと、弾性体ブレードの先端稜線部を覆い、先端稜線部の層厚が１［μｍ］以上５０［μｍ］以下であり、鉛筆硬度が７Ｈ以上の紫外線硬化樹脂からなる表面層とで構成されている。このように、先端稜線部を覆うように、鉛筆硬度７Ｈ以上の表面層を設けることで、弾性体ブレードの先端稜線部を感光体に当接させるクリーニングブレードに比べて、クリーニングブレードの先端稜線部の摩擦係数を低下させることができる。よって、クリーニングブレードと感光体との摩擦力を低減させることができ、先端稜線部のめくれを抑制することができる。また、表面層は、硬くて変形し難いので、クリーニングブレードの先端稜線部のめくれをより一層抑制することができる。さらに、表面層の鉛筆硬度を７Ｈ以上とすることで、表面層の耐摩耗性を向上させることができ、長期にわたり、クリーニングブレードの表面層を感光体と当接させることができ、長期にわたりクリーニングブレードの先端稜線部のめくれを抑制することができる。
さらに、表面層のクリーニングブレード先端稜線部の層厚を１［μｍ］以上５０［μｍ］以下にしているので、クリーニングブレードは、弾性体ブレードによる弾性性能を損なうことがない。よって、偏心などによる感光体表面の法線方向の変動に対して、クリーニングブレード先端稜線部を追随させることができ、良好なクリーニング性能を維持することができる。
また、表面層を紫外線硬化樹脂を用いて形成するので、先端稜線部に塗布した樹脂に紫外線を照射するだけで、鉛筆硬度７Ｈ以上の表面層を形成することができ、容易に表面層を形成することができる。

また、弾性体ブレードとして、ウレタン基を含むゴムであるウレタンゴムを用いることで、良好な反発弾性が得られ、偏心などによる感光体表面の法線方向の変動に対して、クリーニングブレード先端稜線部を追随させることができ、良好なクリーニング性能を維持することができる。

また、本実施形態の画像形成装置によれば、上述のクリーニングブレードで感光体表面の転写残トナーを除去することで、経時にわたり高品質な画像を維持することができる。

また、トナーとして、体積平均粒径が５．５［μｍ］以下、円形度が０．９７以上のトナーを用いることで、高解像度の画像を形成することができる。

また、本実施形態のプロセスカートリッジとして、上述のクリーニングブレードを用いることで、クリーニング性が良好なプロセスカートリッジを提供することができる。

本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成図。 （ａ）及び（ｂ）は、円形度の測定方法を説明するための説明図。 クリーニングブレードの斜視図。 クリーニングブレード６２の拡大構成図。 （ａ）は、型に紫外線硬化樹脂を塗布した様子を示す図。（ｂ）は、型に紫外線を照射して、紫外線硬化樹脂を硬化させる様子を示す図。（ｃ）は、型からクリーニングブレードを離型させる様子を説明する図。 タンデム型フルカラー画像形成装置の要部構成図。 （ａ）は、クリーニングブレード先端稜線部がめくれた状態を示す図。（ｂ）は、クリーニングブレードの先端面の局所的な磨耗について説明する図。（ｃ）は、クリーニングブレードの先端稜線部が欠落した状態を示す図。

符号の説明

１：プロセスカートリッジ
３：感光体
５：現像装置
６：クリーニング装置
１０：潤滑剤塗布装置
６２：クリーニングブレード
６２２：弾性体ブレード
６２３：表面層

Claims (5)

1. 被清掃部材の表面に当接して、該被清掃部材表面から粉体をクリーニングするクリーニングブレードにおいて、
   短冊形状の弾性体ブレードと、
   前記弾性体ブレードの先端稜線部を覆い、該先端稜線部の層厚が１［μｍ］以上５０［μｍ］以下であり、鉛筆硬度が７Ｈ以上の紫外線硬化樹脂からなる表面層とで構成したことを特徴とするクリーニングブレード。
2. 請求項１のクリーニングブレードにおいて、
   前記弾性体ブレードとして、ウレタン基を含むゴムを用いたことを特徴とするクリーニングブレード。
3. 像担持体と、
   前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、
   帯電した前記像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記像担持体表面に形成された前記静電潜像を現像してトナー像化する現像手段と、
   前記像担持体表面のトナー像を転写体に転写する転写手段と、
   前記像担持体表面に当接して、前記像担持体表面に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
   前記クリーニングブレードとして、請求項１または２のクリーニングブレードを用いたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１の画像形成装置において、
   前記現像手段に用いられるトナーとして、体積平均粒径が５．５［μｍ］以下、円形度が０．９７以上のトナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。
5. 像担持体と少なくとも前記像担持体表面に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
   前記クリーニングブレードとして、請求項１または２のクリーニングブレードを用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。

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