JP2011203303A - クリーニングブレードおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２層に構成したクリーニングブレードにおいて、感光体表面の摩耗量のばらつきを軽減して感光体への現像量のばらつきに起因する画像へのスジの発生を抑制する。
【解決手段】感光体側を向くクリーニング層２２１ｂと感光体に対して反対側を向く背面層２２１ａとの２層構造を有し、感光体にクリーニング層２２１ｂのエッジ２２１ｃが接触して感光体表面の現像材の残存物を除去するクリーニングブレードであって、背面層２２１ａとクリーニング層２２１ｂとが一体的に成型され、クリーニング層の表面粗さＲａが０．１２μｍ以下である。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置に用いられるクリーニングブレードおよび画像形成装置に関する。

電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはそれらの複合機などでは、感光体から転写体にトナーを転写した後に、クリーニングブレードで感光体表面に残った現像材の残存物を除去している。近年では、画像成形ユニットの長寿命化が求められ、クリーニングブレードにも高い耐久性が求められている。

従来、クリーニングブレードは単相で構成されており、耐久性を高めるためにクリーニングブレードの硬度を高くすると、感光体の摩耗量が大きくなったりへたり（クリーニングブレードを片持ち支持したときに先端部が沈み込む現象）が発生したりするという課題があった。

上記のような課題を解決するために、たとえば特許文献１には、クリーニングブレードを２層で構成し、感光体と接触する側の層のヤング率を裏側の層よりも大きくした技術が開示されている。

特開２００７−１９３３０６号公報

本発明は、２層に構成したクリーニングブレードにおいて、感光体表面の摩耗量のばらつきを軽減することができ、感光体への現像量のばらつきに起因する画像へのスジの発生を抑制することができるクリーニングブレードおよび画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１に係る発明は、画像保持体側を向くクリーニング層と画像保持体に対して反対側を向く背面層との２層構造を有し、画像保持体に前記クリーニング層のエッジが接触して画像保持体表面に付着した放電生成物や現像材の残存物を除去するクリーニングブレードにおいて、前記背面層と前記クリーニング層とが一体的に成型され、前記クリーニング層の表面粗さＲａが０．１２μｍ以下であることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記背面層と前記クリーニング層とが前記背面層と前記クリーニング層を構成する材料を遠心成型ドラムに順次供給して一体的に成型されたものであることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記クリーニング層のヤング率は前記背面層のヤング率よりも大きいことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、トナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で形成されたトナー画像を記録シートに転写する転写部と、前記画像形成部の画像保持体表面の現像材の残存物を除去するクリーニング部と、前記記録シートに転写された前記トナー画像を定着させる定着部と、前記記録シートを搬送する搬送部とを備えた画像形成装置において、前記クリーニング部は、請求項１〜３のいずれかに係るクリーニングブレードを供えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、画像保持体表面の摩耗量のばらつきを軽減することができ、画像保持体への現像量のばらつきに起因する画像へのスジの発生を抑制することができる。

請求項２に係る発明によれば、特に本発明の効果が発揮される。

請求項３に係る発明によれば、クリーニングブレードの耐摩耗性を得ることができるとともに、へたりを軽減することができる。

請求項４に係る発明によれば、画像保持体表面の偏摩耗を軽減することができ、画像保持体への現像量の差に起因する画像へのスジの発生を抑制することができる画像成形装置が提供される。

実施形態の画像形成装置の概念図である。 実施形態の感光体ユニットの概念図である。 実施形態のクリーニングブレードおよびその周辺部材を示す斜視図である。 実施形態のクリーニングブレードおよびその周辺部材を示す斜視図である。 実施形態のクリーニングブレードおよびその周辺部材を拡大して示す斜視図である。 実施形態のクリーニングブレードがプレートに固定された状態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は（Ｂ）の矢印Ｃ方向矢視、（Ｄ）は（Ｃ）の矢印Ｄ方向矢視、（Ｅ）は（Ｄ）の矢印Ｅ方向矢視、（Ｆ）は（Ｄ）の要部拡大図、（Ｇ）は（Ｅ）の拡大図である。 本発明の実施例におけるクリーニングブレードの表面粗さとスジ発生との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
（１）画像形成装置の基本的な構成および動作
図１には、実施形態の画像形成装置１００が示されている。画像形成装置１００は、４つの感光体ユニット２００、３００、４００、５００を備えている。これら４つの感光体ユニット２００〜５００は、ＹＭＣＫの各トナー像を転写ベルト１０１上に転写する。これら各トナー像が転写ベルト１０１上で重ねられることで、カラーのトナー像が転写ベルト１０１上で形成される。

４つの感光体ユニット２００〜５００は、用いるトナーが異なるだけで同じ構成を有している。以下、代表して感光体ユニット２００について説明する。図２には、感光体ユニット２００が示されている。感光体ユニット２００は、円筒形状で図の反時計回り方向に回転が可能な感光体（画像保持体）２１０を備えている。感光体２１０は、回転可能な画像保持体の一例である。感光体２１０の周囲には、クリーニング部２２０、帯電器２３０、現像器２４０が配置されている。

クリーニング部２２０は、ブレード２２１、オーガ２２２、導電接触部材２２３、除電器２２４を備えている。ブレード２２１は、ウレタン系の材料によって構成された板状の部材であり、感光体２１０に接触している。感光体２１０が図の反時計回り方向に回転することで、ブレード２２１のエッジで感光体２１０上の残存物が取り除かれる。すなわち、図示するように、感光体２１０は、図の反時計回り方向に回転し、ブレード２２１の先端が上方から移動してくる感光体２１０の表面部分に下から接触する。この際、感光体２１０の表面の現像剤の残存物が、ブレード２２１によってそぎ落とされる。また、ブレード２２１は、感光体２１０の表面を擦ることで、現像剤に含ませて供給される潤滑剤を感光体２１０に均一に付着させる機能を有している。なお、ブレード２２１は本実施形態の特徴であり、後に詳細に説明する。

オーガ２２２は、回転する螺旋構造体によって軸方向に粉体を搬送する機能を有し、ブレード２２１が感光体２１０からそぎ落とした残存物を図示省略した排出容器に向けて搬送する。導電接触部材２２３は、感光体２１０に接触し、感光体２１０に残っている電荷を集める。除電器２２４は、導電接触部材２２３が集めた電荷を中和する。

帯電器２３０は、放電により電荷を生成し、クリーニング装置２２０によってクリーニングされ、且つ、除電された感光体２１０の表面部分に電荷を与え、そこを帯電させる。

帯電器２３０と現像器２４０との間の部分から、図示省略した露光装置からの走査光が回転する感光体２１０に対して照射される。帯電器２３０によって帯電させられた感光体２１０の表面にこの露光装置から光が照射されることで、感光体２１０が部分的に感光し、感光体２１０の表面に静電潜像が形成される。

この露光が行われる部分の下流側に現像器２４０が配置されている。現像器２４０は、オーガ２４１および２４２、現像ロール２４３を備えている。オーガ２４１，２４２は、収納容器からトナーおよび潤滑剤を含んだ現像剤を現像ロール２４３に搬送する。現像ロール２４３は、感光体２１０の静電潜像が形成された部分にトナーを供給し、静電潜像を現像する。この現像により、感光体２１０上にトナー像が形成される。

現像剤には感光体２１０の表面に供給する潤滑剤が含まれており、現像器２４０は、潤滑剤の供給手段としても機能する。具体的には、トナーの粒子に潤滑助剤の粉末を付着させたものを用いることで、潤滑剤をトナーと共に感光体２１０の表面に供給する。潤滑助剤としては、フッ素系樹脂粉末が好ましく、特にその中でポリテトラフルオロエチレン粉末がトナーからの遊離がし難く、更に均一性よく感光体２１０に潤滑剤が供給できるので好ましい。潤滑助剤は、トナーに対して０．０５〜１重量％の割合で含有させることが好ましい。

現像器２４０によって現像されたトナー像は、感光体２１０の図の反時計回り方向の回転に従い、転写位置２０１の部分に到達する。転写位置２０１の部分では、感光体２１０に対向して転写ロール２０２が配置されており、感光体２１０と転写ロール２０２との間に転写ベルト１０１が挟まれている。感光体２１０と転写ロール２０２との間には、バイアス電圧が加えられており、上記挟まれることによる圧力と上記バイアス電圧の作用により、感光体２１０上のトナー像が転写ベルト１０１上に１次転写される。

図１に戻り、画像形成装置１００は、シート状の記録媒体である用紙を収納する用紙収納部１０２を備えている。用紙収納部１０２に収められた用紙は、搬送経路１０３を２次転写部１０４に向けて搬送される。２次転写部１０４は、加圧ロール１０５と対向ロール１０６を備え、両ロール間に転写ベルト１０１が挟まれている。加圧ロール１０５と対向ロール１０６との間には、バイアス電圧が加わる構成とされている。転写ベルト１０１と加圧ロール１０５との間に搬送経路１０３を搬送されてきた用紙が挟まれることで、圧力とバイアス電圧の作用により、転写ベルト１０１上に形成されたトナー像が用紙に２次転写される。

用紙の搬送経路１０３上の２次転写部１０４の下流側には、定着部１０７が配置されている。定着部１０７は、加熱ロール１０８と加圧ロール１０９を備えている。加熱ロール１０８と加圧ロール１０９との間にトナー像が形成された用紙が挟まれ、その際に用紙に熱と圧力が加わることで、トナー像が用紙上に定着する。こうして画像の形成された用紙は、用紙排出面１１０に排出される。

（２）クリーニングブレードの構成
図３〜図６を参照して実施形態のクリーニングブレードを説明する。図３において符号２１１は、感光体２１０を支持するフレームである。フレーム２１１の両端部にはリテーナ２１２が形成され、リテーナ２１２に取り付けた軸受２１３によって感光体２１０の軸（図示略）が回転自在に支持されている。

フレーム２１１には、金属製のプレート２２５が取り付けられ、プレート２２５にはクリーニングブレード２２１が取り付けられている。図６（Ｇ）に示すように、クリーニングブレード２２１は、プレート２２５に貼り付けられた背面層２２１ａと、背面層２２１ａに積層されたクリーニング層２２１ｂとからなっており、クリーニング層２２１ｂのエッジ２２１ｃが感光体２１０と接触する。

背面層２２１ａとクリーニング層２２１ｂは、遠心成型法により一体成型される。まず、遠心成型ドラムに背面層２２１ａの溶融した材料を注入し、遠心成型ドラムを回転させる。これにより、背面層２２１ａの材料は遠心成型ドラムの内周面に均一に広がり、次第に固化する。そして、背面層２２１ａの材料が完全に固まる前（材料がタック性を有している間）に、クリーニング層２２１ｂの溶融した材料を遠心成型ドラムに注入し、遠心成型ドラムを回転させながら材料を固化する。そして、遠心成型ドラムから固化した材料を取り出し、クリーニングブレード２２１を切り出す。

背面層２２１ａおよびクリーニング層２２１ｂの材料としては、ポリオール、ポリイソシアネートなどを含むポリウレタン系樹脂を用いることができる。特に、背面層２２１ａは、クリーニング層２２１ｂよりもヤング率を高くする必要があるため、短鎖ジオールや短鎖トリオールを含むものが好適である。

上記のようにして成型されたクリーニングブレード２２１のクリーニング層２２１ｂの表面には、微小な凹凸が形成されている。これは、背面層２２１ａとクリーニング層２２１ｂの材料が固化する際の挙動の差により両者の界面に凹凸が形成され、これがクリーニング層２２１ｂの表面に発現されるためと考えられる。

クリーニングブレード２２１のエッジ２２１ｃには、上記の凹凸が波状となって現れる。エッジ２２１ｃは、回転する感光体２１０に引き込まれる現象（スティック）と元に戻る現象（スリップ）を繰り返す。高温高湿の環境ではエッジ２２１ｃの柔軟性が高くなるため、感光体２１０に引き込まれる量が多く、クリーニング層２２１ｂの表面が感光体２１０と接触する面積が大きい。また、低温低湿では、エッジ２２１ｃの柔軟性が低く感光体２１０に引き込まれる量が少ないため、クリーニング層２２１ｂの表面が感光体２１０と接触する面積が減る。

このように、感光体２１０には、エッジ２２１ｃを含むクリーニング層２２１ｂの表面が接触し、表面の凹凸に応じて現像材に含まれる潤滑剤が通り抜ける量や当たる力が感光体２１０の部位によって異なる。すなわち、エッジ２２１ｂを感光体２１０に押し付けると、クリーニング層２２１ｂの表面（エッジ２２１ｃを含む）の凸の部分が感光体２１０に強く当たって感光体２１０の摩耗が促進される。一方、凹の部分では当たりが弱く、しかも現像材に含まれる潤滑剤がより多く通り抜けるので潤滑効果が高い。このため、凹の部分では感光体２１０の摩耗が抑制され、凸の部分における感光体２１０の摩耗量と大きな差が生じる。その結果、感光体２１０に薄い部分と厚い部分が生じ、薄い部分では電流が多く流れることにより放電の負荷が集中し、さらに摩耗が進行し易くなる。このため、摩耗が大きい部分と小さい部分とで現像量に差が生じ、画像に感光体２１０の回転方向に向かうスジが形成される。

さて、本実施形態では、クリーニング層２２１ｂの表面粗さＲａを０．１２μｍ以下に設定している。これにより、クリーニング層２２１ｂの表面の凹凸は、感光体２１０の各部の摩耗量に殆ど差が出ない程度となる。したがって、上記したような放電の負荷が集中することが少なく、画像へのスジの発生を抑制することができる。

ここで、クリーニング層２２１ｂの表面粗さＲａを０．１２μｍ以下に設定するには、遠心成型法における条件を適宜設定すればよい。たとえば、遠心成型ドラムの回転速度を低くして材料表面での波打ちを抑制したり、背面層２２１ａの材料の粘度を小さくして固化時の挙動の影響を少なくする等の調整を行えばよい。

上記実施形態のクリーニングブレード２２１では、感光体２１０の摩耗量を均一にすることができるので、感光体への現像量の差に起因する画像へのスジの発生を抑制することができる。なお、上記実施形態では、クリーニングブレード２２１を遠心成型法で成型しているが、ロールコート法により、基材シートに背面層２２１ａの材料を塗布し、その上面にクリーニング層２２１ｂの材料を塗布することでクリーニングブレード２２１を作製することもできる。

厚さ０．５ｍｍ、硬度７８°、反撥弾性４３％のポリウレタン樹脂からなるクリーニング層と、厚さ１．４ｍｍ、硬度６３°、永久伸び０．５％、反撥弾性３３％のポリウレタン樹脂からなる背面層とを遠心成型法により一体的に成型したクリーニングブレードを作製した。その際、遠心成型法における条件を適宜変更してクリーニング層の表面粗さが異なる複数のクリーニングブレードを作製した。

上記クリーニングブレードを画像成形装置に装着した。その際、クリーニングブレードのエッジを感光体に１．２ｍｍ食い込ませ、感光体表面の接線とクリーニングブレードとのなす角度を２６°とした。そして、気温２８℃、湿度８５％の環境と、気温１０℃、湿度１５％の環境でＡ４サイズの用紙を長手方向にして７０００枚の印刷を行った。このときの感光体の回転数は２１５０００回であった。その際、１回で３枚の連続印刷と、１回で５０枚の連続印刷を交互に行った。前述のように、高温高湿の環境ではエッジの感光体に引き込まれる量が多く、エッジによるスティックとスリップを頻繁に繰り返すため感光体のダメージが大きい。一方、低温低湿の環境では、エッジが硬くシャープになり、エッジによるスティックとスリップの頻度が少ない。このように、本実施例では、感光体のダメージが大きい環境と小さい環境で印刷を行った。

印刷物を目視で観察して感光体の回転方向にスジが入っているかどうかの確認を行った。その結果を図７に示す。図７に示すように、クリーニング層の表面粗さＲａが０．１２μｍ以下ではスジの発生は確認されなかったが、０．１４７μｍでスジが軽微に発生し、０．１８μｍでスジが明らかに発生しているのが確認された。

次に、画像の面積率を５％とし、Ａ４サイズの用紙を長手方向にして１回で５枚の連続印刷を長期に亘って行った。その結果、クリーニング層の表面粗さＲａが０．１４〜０．１８μｍのクリーニングブレードを使用した場合には、感光体の回転数が４５００００〜６０００００回で明らかなスジが発生したのに対して、クリーニング層の表面粗さＲａが０．０５〜０．０７μｍのクリーニングブレードを使用した場合には、感光体の回転数が８５００００回となっても軽微なスジにとどまった。

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびこれらの複合機等の画像形成装置に利用することができる。

１０１ 転写ベルト（転写部）
１０３ 搬送経路（搬送部）
１０４ ２次転写部（転写部）
１０７ 定着部 部
２００ 感光体ユニット（画像形成部）
２０２ 転写ローラ（転写部）
２１０ 感光体（画像保持体）
２２０ クリーニング部
２２１ クリーニングブレード
２２１ａ 背面層
２２１ｂ クリーニング層
２２１ｃ エッジ

Claims (4)

1. 画像保持体側を向くクリーニング層と感光体に対して反対側を向く背面層との２層構造を有し、画像保持体に前記クリーニング層のエッジが接触して画像保持体表面に付着した放電生成物や現像材の残存物を除去するクリーニングブレードにおいて、
   前記背面層と前記クリーニング層とが一体的に成型され、前記クリーニング層の表面粗さＲａが０．１２μｍ以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
2. 前記背面層と前記クリーニング層とが前記背面層と前記クリーニング層を構成する材料を遠心成型ドラムに順次供給して一体的に成型されたもの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ブレード。
3. 前記クリーニング層のヤング率は前記背面層のヤング率よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニングブレード。
4. トナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で形成されたトナー画像を記録シートに転写する転写部と、前記画像形成部の感光体表面の現像材の残存物を除去するクリーニング部と、前記記録シートに転写された前記トナー画像を定着させる定着部と、前記記録シートを搬送する搬送部とを備えた画像形成装置において、
   前記クリーニング部は、請求項１〜３のいずれかに記載のクリーニングブレードを供えていることを特徴とする画像形成装置。

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