JP2017129662A - 清掃部材、清掃装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面に無機材料を含む層を備える像保持体からトナーを除去する部材について、摩耗を抑える。【解決手段】感光体ドラム３１は、無機の材料である酸化ガリウムを含む保護層を表面に有する。感光体ドラム３１に付着したトナーを除去するブレード６２は、本体部６２１とエッジ部６２２とを有する。ブレード６２は、エッジ部６２２が感光体ドラム３１に接する。エッジ部６２２の硬度は、８５度以上とし、感光体ドラム３１の回転方向へ撓んで変形しないようにする。【選択図】図２

Description

本発明は、清掃部材、清掃装置及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、画像形成装置の感光体に残留するトナーを除去するためのクリーニングブレードが開示されている。このクリーニングブレードは、感光体に接するクリーニング層と感光体に接しない背面層で形成されており、感光体に圧力を掛けつつ接触する。また、このクリーニングブレードは、へたりを抑制するために、永久伸びや硬度、厚みなどが調整されている。

特開２０１１−０６５０６６号公報

本発明は、表面に無機材料を含む層を備える像保持体からトナーを除去する部材について、摩耗を抑えることを目的とする。

本発明の請求項１に係る清掃部材は、無機材料を含む保護層を表面に備える像保持体に接し、ゴム硬さが８５度以上である接触部と、前記接触部を有し、前記接触部が前記像保持体に接するように支持される被支持部とを備える。

本発明の請求項２に係る清掃部材においては、前記接触部で前記被支持部が覆われている。

本発明の請求項３に係る清掃装置は、請求項１又は請求項２の清掃部材と、前記接触部で前記像保持体から除去されたトナーを収容する収容部とを備える。

本発明の請求項４に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電部と、前記像保持体を露光して潜像を形成する露光部と、前記潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写体へ転写する転写手段と、請求項３の清掃装置とを備える。

本発明の請求項１に係る清掃部材によれば、表面に無機材料を含む層を備える像保持体からトナーを除去する清掃部材の摩耗を抑えることができる。
本発明の請求項２に係る清掃部材によれば、接触部の面積を大きくすることができる。
本発明の請求項３に係る清掃装置によれば、表面に無機材料を含む層を備える像保持体からトナーを清掃部材で除去し、清掃部材の摩耗を抑えることができる。
本発明の請求項４に係る画像形成装置によれば、表面に無機材料を含む層を備える像保持体からトナーを清掃部材で除去し、清掃部材の摩耗を抑えることができる。

画像形成装置１の全体構成を示す図。 クリーナ３６の構成を示す図。 ブレード６２を矢印Ｄ１６方向から見た図。 エッジ部６２２の状態を示した図。 エッジ部６２２の状態を示した図。 エッジ部６２２の摩耗を評価した結果を示した図。 変形例に係るブレード６２を示した図。

［実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。画像形成装置１は電子写真方式で画像を形成する装置である。本実施形態に係る画像形成装置１は、所謂タンデム型であり、画像を表す画像データに基づいて媒体の一例である用紙Ｐに画像を形成する。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有し、ＣＰＵがＲＯＭや記憶部１２に記憶されているコンピュータプログラム（以下、単にプログラムという）を読み出して実行することにより画像形成装置１の各部を制御する。記憶部１２はハードディスクドライブ等の記憶手段であり、制御部１１のＣＰＵが実行するプログラムを記憶する。操作部１７は各種の指示を入力するための操作ボタンやタッチパネル等を備えており、ユーザによる操作を受け付けてその操作内容に応じた信号を制御部１１に供給する。

現像部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、トナー像を形成する。なお、符号のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーに対応した構成であることを意味している。現像部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのそれぞれは、用いるトナーが異なるものの、その構成に差異はない。以下、現像部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのそれぞれを特に区別する必要がない場合には、トナーの色を示す符号末尾のアルファベットを省略して「現像部１３」とする。現像部１３は本発明に係る現像装置の一例である。

各現像部１３は、感光体ドラム３１、帯電器３２、露光装置３３（露光手段の一例）、現像器３４（現像手段の一例）、一次転写ロール３５及びクリーナ３６を備えている。感光体ドラム３１は、例えば、特開２０１１−６５０６６号公報に開示された電子写真感光体である。感光体ドラム３１は電荷発生層や電荷輸送層を有する像保持体であり、図示しない駆動部により図中の矢印Ｄ１３の方向に回転させられる。感光体ドラム３１は、表面に保護層を有する。この保護層は、酸素と無機材料の一例であるガリウムを含む。感光体ドラム３１の表面の摩擦係数については、例えば０．１５〜０．３５の範囲に設定されており、摩擦係数が０．４〜０．６の範囲である有機感光体より小さくなっている。摩擦係数は、荷重変動型摩擦摩耗試験システム ＴＹＰＥ：ＨＨＳ２０００表面性測定器（新東科学製）を用い、Ｒ０．２ｍｍのサファイア針を使用し、移動速度を１０ｍｍ／ｓｅｃ、荷重を２０ｇとした測定で得られた値である。この保護層を有する感光体ドラム３１は、この保護層を有していない感光体ドラムと比較すると、トナーの付着力が弱くなるため、トナーの除去が容易となる。

帯電器３２は感光体ドラム３１の表面を帯電させる。露光装置３３はレーザー発光源やポリゴンミラー等（いずれも図示せず）を備え、制御部１１の制御の下、画像データに応じたレーザー光を、帯電器３２により帯電させられた後の感光体ドラム３１に向けて照射する。これにより、各感光体ドラム３１には潜像が保持される。なお、上記の画像データは、制御部１１が図示しない通信部を介して外部装置から取得したものであってもよい。外部装置とは、例えば原画像を読み取る読取装置やコンピュータ装置等である。

現像器３４はＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのいずれかの色のトナーと、フェライト粉等の磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容する。そして現像器３４に形成された磁気ブラシの穂先が感光体ドラム３１の表面に接触することで、トナーは感光体ドラム３１表面で露光装置３３により露光された部分、すなわち静電潜像の画線部に付着し、感光体ドラム３１にはトナーによる画像が形成（現像）される。一次転写ロール３５は転写部１４の中間転写ベルト４１が感光体ドラム３１と対向する位置において予め定めた電位差を生じさせ、この電位差によって中間転写ベルト４１に画像を転写する。クリーナ３６は、画像の転写後に感光体ドラム３１の表面に残留している未転写のトナーを取り除く。即ち、クリーナ３６は、次の画像形成に備えて、感光体ドラム３１から不要なトナーを除去するものである。

転写部１４（転写手段の一例）は、中間転写ベルト４１、二次転写ロール４２、ベルト搬送ロール４３及びバックアップロール４４を備えており、現像部１３によって形成された画像を、用紙Ｐに転写する。中間転写ベルト４１は無端のベルト部材であり、ベルト搬送ロール４３及びバックアップロール４４に架け渡されている。ベルト搬送ロール４３及びバックアップロール４４の少なくとも１つには駆動部（図示せず）が備えられており、中間転写ベルト４１を図中の矢印Ｄ１４方向に移動させる。なお、駆動部を有さないベルト搬送ロール４３またはバックアップロール４４は、中間転写ベルト４１の移動に従動して回転する。中間転写ベルト４１が図中の矢印Ｄ１４方向に移動して回転することにより、中間転写ベルト４１上の画像は、二次転写ロール４２とバックアップロール４４とに挟まれる領域に移動させられる。

二次転写ロール４２は、中間転写ベルト４１との電位差によって、中間転写ベルト４１上の画像を搬送部１６から搬送されてきた用紙Ｐに転写させる。ベルトクリーナ４９は、中間転写ベルト４１の表面に残留している未転写のトナーを取り除く。そして、転写部１４は、画像が転写された用紙Ｐを定着部１５へと搬送する。

定着部１５は、加熱によって用紙Ｐに転写された画像を定着させる。搬送部１６は、容器と搬送ロールとを有する。容器には、予め定められたサイズにカットされた媒体の一例としての用紙Ｐが収容される。なお、本実施形態においては、用紙Ｐ１と、用紙Ｐ１とはサイズが異なる用紙Ｐ２が収容される。容器に収容されている用紙Ｐは、制御部１１の指示により搬送ロールによって１枚ずつ取り出され、用紙搬送路を経由して転写部１４へと搬送される。なお、媒体は用紙に限らず、例えば樹脂製のシート等であってもよい。要するに、媒体は、表面に画像を形成し得るものであればよい。

図２は、クリーナ３６の構成を示す図であり、クリーナ３６を感光体ドラム３１の回転軸に沿った方向から見た図である。クリーナ３６は、支持部材６１と、ブレード６２とを有する。支持部材６１は、ブレード６２を支持する支持部材である。支持部材６１は、画像形成装置１の筐体（図示略）に固定されている。ブレード６２は、本発明に係る清掃部材の一例である。以下の説明においては、説明の便宜上、ブレード６２において感光体ドラム３１に面する面を表面と称し、表面と反対側の面を裏面と称する。

図３は、ブレード６２を裏面に垂直な図２の矢印Ｄ１６方向から見た図である。本実施形態においては、ブレード６２は感光体ドラム３１の表面３１ａに接触している。図２及び図３に示されるように、ブレード６２は、板状の部材である。ブレード６２は、ゴムで形成されており、本体部６２１とエッジ部６２２とを有する。

本実施形態においては、本体部６２１は、一端側が板状に欠けた形状を有する。本実施形態においては、本体部６２１は、ポリウレタン樹脂で形成されている。本体部６２１は端部６２３ａにおいて支持部材６１に固定されている。端部６２３ａは支持部材６１に固定されて変形しない。一方、本体部６２１のうち支持部材６１に固定されていない非固定部６２３ｂは、外部からの受ける力により変形する。

エッジ部６２２は、本実施形態では板状となっており、本体部６２１の板状に欠けた部分に嵌る形状となっている。本実施形態においては、エッジ部６２２は、ポリウレタン樹脂で形成されている。本体部６２１の欠けている部分にエッジ部６２２が嵌ることにより、ブレード６２は全体として板形状となる。

本体部６２１とエッジ部６２２とは硬度が異なっている。なお、この硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３ Ａ型により定義される硬さをいい、例えばＭＤ−１硬度計（高分子計器株式会社製）によって測定される。本実施形態においては、本体部６２１の硬度は、エッジ部６２２の硬度より低くなっている。エッジ部６２２については、硬度が８５度以上であることが好ましい。

本実施形態においては、ブレード６２において非固定部６２３ｂと固定部（端部６２３ａ）の境界部分から非固定部６２３ｂの端部までの長さ、すなわち非固定部６２３ｂの矢印Ｄ１５方向における長さを「自由長Ｌ１」とする。矢印Ｄ１５方向は、ブレード６２が撓っていないときのブレード６２の表面に平行な方向である。エッジ部６２２の矢印Ｄ１５方向の長さを「エッジ幅Ｌ２」とする。また、本実施形態においては、感光体ドラム３１の周面においてブレード６２の自由端が接する接触点における接線と、撓っていない状態のブレード６２の矢印Ｄ１５方向に沿った面とが成す角をブレードセッティングアングルと称する。

上述の保護層を備える感光体ドラム３１に対し、エッジ部６２２の硬度によっては、図４に示したように、感光体ドラム３１に接しているエッジ部６２２が感光体ドラム３１の回転方向へ撓んで変形する。図４に示したようにエッジ部６２２が変形した状態となると、エッジ部６２２の摩耗が早くなり、トナーのすり抜けが発生する。トナーのすり抜けとは、感光体ドラム３１の表面に残留しているトナーが、ブレード６２と感光体ドラム３１の間をすり抜けて感光体ドラム３１に残留したままとなってしまうことをいう。トナーのすり抜けが発生することにより、トナーが帯電器に付着して感光体ドラム３１の電位が不均一となり、形成する画像に線状の筋が生じるといった問題が発生する場合がある。

これに対し、エッジ部６２２の硬度を適切なものとすると、図５に示したように、エッジ部６２２が感光体ドラム３１の回転方向へ変形しなくなる。図５に示した状態にブレード６２を設置すると、エッジ部６２２の硬度が低い場合と比較して、エッジ部６２２の摩耗が遅くなり、トナーのすり抜けが発生しにくくなる。

図６は、用紙Ｐに画像形成を行ったときのエッジ部６２２の摩耗を評価した結果を示すグラフである。図６においては、縦軸は、エッジ部６２２の摩耗量であって「摩耗量＝測定開始前のエッジ部６２２の断面積−測定時のエッジ部６２２の断面積」である。なお、エッジ部６２２の断面積とは、矢印Ｄ１５方向に沿った方向の断面積である。また、図６のグラフの横軸は、画像形成が行われた用紙Ｐの枚数である。この評価を行った際には、ブレード６２の厚みＤ２を１．９ｍｍ、自由長Ｌ１を８ｍｍ、ブレードセッティングアングルを２６度としている。

エッジ部６２２の評価の際には、エッジ部６２２の硬度を７５度にした場合と、エッジ部６２２の硬度を８５度にした場合とで、エッジ部６２２の摩耗を測定した。図６においては、硬度が７５度であるエッジ部６２２で画像形成を行ったときの測定結果を菱形の点で示し、硬度が８５度であるエッジ部６２２で画像形成を行ったときの測定結果を四角の点で示している。

評価の結果、エッジ部６２２の硬度を７５度とした場合、感光体ドラム３１に対するエッジ部６２２の接触は図４に示した状態となり、画像形成を続けると、エッジ部６２２の摩耗量が急激に増え、形成する画像に線状の筋が生じるといった問題が発生した。

一方、エッジ部６２２の硬度を８５度とした場合、感光体ドラム３１に対するエッジ部６２２の接触は図５に示した状態となり、エッジ部６２２の硬度を７５度とした場合と比較すると、エッジ部６２２の摩耗量が急激に増えることがなく、形成する画像に線状の筋が生じるといった問題の発生が抑えられていた。
なお、本願発明の発明者は、エッジ部６２２の硬度が９０度の場合と９５度の場合についても、用紙Ｐに画像形成を行ったときのエッジ部６２２の摩耗を評価した。エッジ部６２２の硬度が９０度の場合と９５度の場合についても、エッジ部６２２の硬度を７５度とした場合と比較すると、エッジ部６２２の摩耗量が急激に増えることがなく、形成する画像に線状の筋が生じるといった問題の発生が抑えられていた。なお、エッジ部６２２の硬度については、９５度を超えてもよいが、硬度が９５度を超えるとへたりが大きくなるため、９５度以下であることが好ましい。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその例を示す。なお、以下の各態様を組み合わせてもよい。

上述の実施形態に係るブレード６２は、感光体ドラム３１の回転軸に沿った方向から見て、断面が矩形状であるエッジ部６２２を有していたが、エッジ部６２２の形状は上述の実施形態の形状に限定されるものではない。図７は、変形例に係るエッジ部６２２を示す図である。図７の（ａ）に示したように、エッジ部６２２は、本体部６２１と接する面が曲面である形状であってもよい。また、図７の（ｂ）に示したように、本体部６２１とエッジ部６２２を板状の形状にし、本体部６２１とエッジ部６２２を積層する構成としてもよい。また、図７の（ｃ）に示したように、板状の本体部６２１と、感光体ドラム３１の回転軸に沿った方向から見て、断面が矩形状であるエッジ部６２２の厚みを同じ厚みとし、矢印Ｄ１５方向に並べて接合した構成としてもよい。

上述した実施形態においては、本体部６２１と硬度が異なるエッジ部６２２を本体部６２１と一体化することにより、ブレード６２としているが、ブレード６２の構成は、実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、ポリウレタン樹脂で板状に形成された本体部６２１にイソシアネート系の化合物で含浸処理を施し、本体部６２１の硬度を、上述したＭＤ−１硬度計で測定したときに８５度以上９５度以下の範囲内にするようにしてもよい。
また、ポリウレタン樹脂で板状に形成された本体部６２１にコーティング処理を施し、本体部６２１の硬度を、上述したＭＤ−１硬度計で測定したときに８５度以上９５度以下の範囲内にするようにしてもよい。コーティングの方法としては、例えばダイヤモンドライクカーボンをＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）で蒸着する。

本発明においては、クリーナ３６は、例えば、特開２００８−３１４６号公報の図９に開示されたドラムクリーナのように、ブレードで除去したトナーを収容するトナー収容部を備える構成であってもよく、また、当該公報に開示されたクリーニングロールや回収ロール、回収ロールに付着したトナーを掻き落とすブレードを備える構成であってもよい。

ブレード６２を備える画像形成装置は、上述した実施形態のタンデム型に限定されるものではなく、ロータリー型など他の構成であってもよい。また、ブレード６２を備える画像形成装置は、複数色のトナー像を重ねて画像を形成する画像形成装置に限定されるものではなく、単一の色のトナー像を形成する画像形成装置であってもよい。

１…画像形成装置、１１…制御部、１２…記憶部、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ…現像部、１４…転写部、１５…定着部、１７…操作部、３１…感光体ドラム、３２…帯電器、３３…露光装置、３４…現像器、３５…一次転写ロール、３６…クリーナ、４１…中間転写ベルト、４２…二次転写ロール、４３…ベルト搬送ロール、４４…バックアップロール、４９…ベルトクリーナ、６１…支持部材、６２…ブレード、６２１…本体部、６２２…エッジ部。

Claims (4)

1. 無機材料を含む保護層を表面に備える像保持体に接し、ゴム硬さが８５度以上である接触部と、
   前記接触部を有し、前記接触部が前記像保持体に接するように支持される被支持部と
   を備える清掃部材。
2. 前記接触部で前記被支持部が覆われている請求項１に記載の清掃部材。
3. 請求項１又は請求項２の清掃部材と、
   前記接触部で前記像保持体から除去されたトナーを収容する収容部と
   を備える清掃装置。
4. 像保持体と、
   前記像保持体を帯電させる帯電部と、
   前記像保持体を露光して潜像を形成する露光部と、
   前記潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、
   前記トナー像を被転写体へ転写する転写手段と、
   請求項３の清掃装置と
   を備える画像形成装置。

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