JP4564716B2

JP4564716B2 - Image forming apparatus and process cartridge

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Publication number: JP4564716B2
Application number: JP2003032634A
Authority: JP
Inventors: 尉彦荻野; 剛男山口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2023-02-10
Also published as: JP2004245881A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式二成分あるいは一成分現像剤を用いた複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置およびプロセスカートリッジに使用するクリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置、プロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置では、現像工程で感光体等の像担持体上に形成したトナー像を、中間転写ベルトなどの中間転写体を介して、または直接的に転写紙などの転写体上に転写して画像を形成しているが、トナー像転写後の感光体表面および中間転写体表面には、転写残のトナーが残留する。このため、感光体及び中間転写体上から残留トナーを除去するクリーニング装置が設けられている。
【０００３】
このクリーニング装置としては、種々のものが知られており、弾性部材からなるクリーニングブレード（例えば、特許文献１（特開平８−２８６４０８号公報）、特許文献２（特開平８−３１４１７５号公報）、特許文献３（特開平９−２６７３４号公報）、特許文献４（特開平９−６２１５９号公報）、特許文献５（特開平９−１９０１２５号公報）、特許文献６（特開平９−２３０７６５号公報））やクリーニングローラのほか、ファーブラシ、磁気ブラシ等を用いることができる。中でも、クリーニングブレードは、構成が簡単で、装置の小型化が容易で、コスト面も有利なので、広く実用化されている。
【０００４】
しかし近年、画質向上のためにトナーの小粒径化、球形化が進められ、懸濁重合法や分散重合法などによる重合トナーや、熱気流、流動造粒法による球形処理を施したトナーが用いられつつあり、この球形化、あるいは小粒径化したトナーを用いた場合、各種クリーニング装置を備えた画像形成装置において、クリーニング不良による画像不良が発生しやすいという点が問題になっている。
【０００５】
この対策として、特許文献７（特開平９−９６９６５号公報）、特許文献８（特開平９−１１４２３２号公報）、特許文献９（特開平９−２７４３６４号公報）および特許文献１０（特開平１１−８４８７８号公報）等には、転写工程後の像担持体上に残留した球形トナーに対して各種除電装置を用い、残留トナーの帯電量を低減してクリーニング性を改善している。しかしながら、上記除電装置を新たに設けることは部品点数の増加や製造コストの増加に直結する。
【０００６】
そこで、クリーニングローラあるいはクリーニングブラシを用いたクリーニング装置にが数多く提案されている、例えば特許文献１１（特開平５−１８８８３６号公報）には、クリーニングブラシおよび回収クリーニングローラそれぞれに所定の電圧を印加して、感光ドラムの表面の残存トナーをクリーニングブラシを介して回収クリーニングローラの表面に回収するクリーニング装置において、回収クリーニングローラの軸心を含む水平面よりも下方の回収クリーニングローラの内部に回収クリーニングローラの内周面と所定距離をおいて配設される磁性体、または、この磁性体近傍の回収クリーニングローラの表面に先端部が対向して配設されて回収クリーニングローラの回転に伴ってその回収クリーニングローラの表面に回収される残存トナーを掻き落とす磁性体ブレードのいずれか一方が磁石である構成とすることによって、印字品質の低下を防止するとともにクリーニング装置の寿命を長くすることが提案されている。
【０００７】
更に、特許文献１２（特開平６−１６７９１２号公報）においては被清掃部を清掃するクリーニングブラシと、クリーニングブラシに付着した粉塵を除去回収する回収ロールとを備えた電子写真装置の清掃装置において、非清掃動作時にはクリーニングブラシを被清掃部に対し離間させるとともに、クリーニングブラシを清掃動作時とは逆方向に回転させる構成とし、クリーニングブラシに付着した粉塵等の清掃装置外部への飛散を防止するとともにクリーニングブラシの長寿命化を実現するなどが提案されている。しかし、このような像担持体のドラム形状の感光体表面の残留トナーをクリーニングローラやクリーニングブラシを介して回収クリーニングローラの表面に回収するクリーニング装置において、当初良好なクリーニング性能を発揮していても、経時使用によりクリーニングローラやクリーニングブラシの性能が経時的に低下する。
【０００８】
即ち、転写残トナーを除去していくうちに、トナーが徐々にクリーニングローラに付着したり、クリーニングブラシ内にたまって目詰まりした状態となり、クリーニングブラシの外径が小さくなってしまう。このような状態となったクリーニングローラやクリーニングブラシでは、転写残トナーの除去性能がなくなり、クリーニング部材としての機能を果たせなくなってしまう。
このように、従来のクリーニング装置は、高画質のために球形化あるいは小粒径化したトナーのクリーニングが困難であり、球形化あるいは小粒径化したトナーの使用によりクリーニング装置の大型化やコスト高につながるという問題がある。
また、クリーニングブレードにおいて、感光体ドラムの回転方向にブレードが引きずられて、クリーニングブレード先端が感光体ドラムの回転方向に折れ曲がってしまう所謂「めくれ」が生じ正常なクリーニングができない不具合に対する対策として、ブレード部材の感光体との当接部にかかるストレスを低減させる目的で、ブレード部材を粗面化させる方法が提案されている。例えば特許文献１３（特開２００１−２７６０１９号公報）では、ブレード部材先端部にブレード長手方向に沿う条溝を形成することが提案されており、特許文献１４（特開２０００−１４２３７１号公報）では、外添剤のみを選択的にすり抜けさせるためにブレード部材の感光体との当接部に感光体の進行方向にエッジを形成することが提案されている。このような形状のブレード表面の粗面化はブレード部材の感光体との当接部にかかるストレスを低減することはできるが、球形化、小粒径化したトナーをクリーニングすることはできない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−２８６４０８号公報
【特許文献２】
特開平８−３１４１７５号公報
【特許文献３】
特開平９−２６７３４号公報
【特許文献４】
特開平９−６２１５９号公報
【特許文献５】
特開平９−１９０１２５号公報
【特許文献６】
特開平９−２３０７６５号公報
【特許文献７】
特開平９−９６９６５号公報
【特許文献８】
特開平９−１１４２３２号公報
【特許文献９】
特開平９−２７４３６４号公報
【特許文献１０】
特開平１１−８４８７８号公報
【特許文献１１】
特開平５−１８８８３６号公報
【特許文献１２】
特開平６−１６７９１２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする問題】
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、球形化、小粒径化したトナーを用いた場合にもクリーニング不良を低減し、異常画像が少なく、安定して高画質な画像を形成するクリーニング装置を提供すること及びそれを備えた電子写真方式の画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば下記（１）〜（１１）の構成を特徴とする画像形成装置、及びプロセスカートリッジが提供される。
（１）少なくともトナー像を担持するための像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、像担持体上に形成されたトナー像を転写体に転写する転写手段、及び像担持体または中間転写体表面の残留物をクリーニングブレードにより除去するクリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記クリーニング手段は、像担持体表面または中間転写体表面の残留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、該クリーニングブレードの像担持体または中間転写体と接触する表面部分が多数の微細孔により粗面化されており、
かつ、前記クリーニングブレードの微細孔を有する表面と前記像担持体または前記中間転写体との接触角のうち、前記像担持体または前記中間転写体の回転方向に対して上流側の角度が鋭角であり、
前記微細孔はその深さＤ、最小直径Ｗ、および隣接する穴縁間の距離Ｆが使用されるトナーの体積平均粒径ｄに対して、下記条件式（Ｉ）を満たし、かつ前記トナーが円形度が０．９５〜１．００の範囲内であり、
かつ、前記トナーの体積平均粒径ｄが１〜７μｍであることを特徴とする画像形成装置。
ｄ／４≦Ｄ≦ｄ、ｄ≦Ｗ≦２ｄ、Ｆ≦２ｄ（Ｉ）（２）前記クリーニングブレードの物性が、ロックウエル硬度（ＪＩＳＡスケール）が６０〜８０、３００％モジュラスが１００〜２５０ｋｇ／ｃｍ²、伸び率が３００〜５００％、引張強さ（ＪＩＳＺ２２４１）が２００〜５００ｋｇ／ｃｍ²、反発弾性率が４０〜７０％であることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
（３）前記現像手段が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（１）または（２）に記載の画像形成装置。
（４）該球形化したトナーの円形度が０．９５〜１．００の範囲内であることを特徴とする（３）に記載の画像形成装置。
（５）前記トナー粒子が、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％〜１００％となるように調製したことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の画像形成装置。
（６）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（５）に記載の画像形成装置。
（７）前記像担持体と水との接触角が９０°以上であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の画像形成装置。
（８）像担持体、クリーニング手段、及び帯電手段、露光手段、現像手段、より選ばれる少なくとも一つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記クリーニング手段は（１）〜（２）のいずれかに記載のクリーニング装置であり、（１）〜（７）のいずれかに記載の画像形成装置に対して着脱自在であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
まず、本発明のクリーニング装置は像担持体または中間転写体表面の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する構成をとり、該クリーニングブレードにおける像担持体または中間転写体と接触する側の表面が粗面化されていることを特徴としており、その表面は下記条件式（Ｉ）をみたす多数の微細孔、あるいは下記条件式（ＩＩ）をみたす多数の微小凹凸部により形成されている。
【００１３】
ｄ／４≦Ｄ≦ｄ、ｄ≦Ｗ≦２ｄ、Ｆ≦２ｄ（Ｉ）
Ｄ：微細孔の深さ、Ｗ：微細孔の最小幅、Ｆ：隣接する穴縁間の距離、ｄ：トナー粒径
ｄ／４≦Ｔ≦ｄ、ｄ≦Ｌ≦２ｄ（ＩＩ）
Ｔ：微小凹凸部の高さ、Ｌ：凹凸の平均距離, ｄ：トナー粒径
【００１４】
さらに、本発明の前記クリーニング装置を有する画像形成装置およびプロセスカ−トリッジを有する画像形成装置は製造工程あるいは製造後の工程において球形化および小粒径化したトナー及び低表面エネルギー化した感光体を用いることを特徴とする。
【００１５】
次に、本発明のクリーニング装置について、図を参照して詳細に説明する。
図１に本発明のクリーニング装置に使用するクリーニングブレードの具体的な形状の一例を示した。該クリーニングブレードの感光体または中間転写体と接触する表面には多数の微細孔が形成されており、該微細孔は、図１の微細孔の断面説明図３に示すように、深さＤ、最小直径Ｗ、隣接する穴縁間の距離Ｆがトナー粒径ｄに対して下記条件式（Ｉ）を満たすように形成されている。
【００１６】
ｄ／４≦Ｄ≦ｄ、ｄ≦Ｗ≦２ｄ、Ｆ≦２ｄ（Ｉ）
ここで、深さＤとは微細孔の断面方向の深さ、最小直径Ｗとは表面方向から観察した微細孔の最小の直径を表す。また隣接する穴とは表面上の微細孔が直線方向にのみ平行移動することにより接触することができる穴を表し、隣接する穴縁間の距離Ｆとは隣接する穴同士の最短距離のことを表す。
【００１７】
図２に本発明のクリーニング装置に使用するクリーニングブレードの図１と異なる形状の一例を示した。該クリーニングブレードの感光体または中間転写体と接触する表面には多数の微小凹凸が形成されており、該微小凹凸は図４に示すように高さＴおよび凹凸の波長Ｌ凸部一つの最大径Ｃが使用されるトナー粒径ｄに対して、下記条件式（ＩＩ）を満たすように形成されている。
ｄ／４≦Ｔ≦ｄ、ｄ≦Ｌ≦２ｄｄ≦Ｃ≦２ｄ（ＩＩ）
【００１８】
上記クリーニングブレードは、図５に示すような成型用の型を用いることにより製造することができる。すなわち、クリーニングブレードの感光体または中間転写体と接触する表面に、対向する部分の金型５における突起部あるいは凹凸部６は、クリーニングブレード成型時に微細孔あるいは微小凹凸を形成したときに上記式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たすような形状に形成されており、該金型５を含む金型を用いて該クリーニングブレードは成型される。
【００１９】
本発明のクリーニングブレードは、ゴム弾性体、特にポリウレタンゴムが好適に用いられる。ポリウレタンゴムは、ポリオールとポリイソシアネートを用いてウレタンプレポリマーを調製し、これに硬化剤を加えて、上記金型内に注入し、架橋硬化させた後、常温で熟成することによって製造される。また、本発明のクリーニングブレードの物性は、硬度（ＪＩＳＡスケール）が６０〜８０、３００％モジュラスが１００〜２５０ｋｇ／ｃｍ²、伸び率が３００〜５００％、引張強さ（ＪＩＳＺ２２４１）が２００〜５００ｋｇ／ｃｍ²、反発弾性率が４０〜７０％であることが好ましい。また、通常の成型後に表面を研磨、切削することにより前記粗面化を達成することも可能である。
【００２０】
上記クリーニングブレードを使用したクリーニング装置の一例を図６に示した。図６においてクリーニング装置１１はクリーニングブレード１、ブレード支持部８、ローラーやブラシからなる補助クリーニング手段９、および廃トナー回収手段１０によって構成されている。
クリーニング装置１１では、上記の感光体との接触面が粗面化されたクリーニングブレード１が配設されており、クリーニングブレード１に対して感光体７の回転方向上流側には、スポンジ等のローラーまたは磁気による磁性体キャリア粒子のブラシや絶縁体の繊維等のブラシからなる補助クリーニング手段９が配設されている。
【００２１】
該補助クリーニング手段９は、転写残トナーを回収し、感光体上に再塗布し、余剰トナーを廃トナー回収手段１０に送る機能を有している。クリーニング装置１１が当接している感光体７は所定の速度で矢印の方向に回転し、転写残トナーの一部は補助クリーニング手段９により回収され、残りは図７のようにクリーニングブレード１によって掻き取られる。また、感光体７の位置に中間転写体を配置した場合でも同様の構成で効果が得られる。
【００２２】
本発明の特徴であるクリーニングブレードの感光体と接触する表面に形成された無数の微細孔は、下記条件式（Ｉ）を満たす範囲であることが好ましい。
ｄ／４≦Ｄ≦ｄ、ｄ≦Ｗ≦２ｄ、Ｆ≦２ｄ（Ｉ）
D：深さ, Ｗ：最小直径、Ｆ：隣接する穴縁間の距離、 d：トナー粒径
【００２３】
上記条件を満たす場合には、特に球形化、小粒径化したトナーであっても図７のように微細孔にトナーが接触することによりクリーニングブレードとトナーの接触面積が増加して微細孔がトナーをホールドし、トナーのクリーニングブレード１へ潜り込む方向の回転を防ぎ、円滑にクリーニングを行うことができる。深さD、最小直径W、隣接する穴縁間の距離Fが上記範囲外であるときは、クリーニングブレード１がトナーを上手くホールドすることができず、トナーがすり抜けクリーニング不良が発生する。また、上記微細孔の代わりに無数の微小凹凸形成した場合でも略同様の効果を得られ、下記式（ＩＩ）を満たす範囲であることが好ましい。
【００２４】
ｄ／４≦Ｔ≦ｄ、ｄ≦Ｌ≦２ｄ（ＩＩ）
Ｔ：高さ、Ｌ：凹凸の波長（図４参照）
この場合には、やはり微小凹凸がトナーをホールドし、トナーのクリーニングブレード１へ潜り込む方向の回転を防ぎ、円滑にクリーニングを行うことができ、高さＴ、凹凸の波長Ｌが上記範囲外のときはクリーニングブレード１がトナーを上手くホールドすることができず、トナーのすり抜けが発生する。また、感光体７の表面エネルギーを低くすることによってさらにトナーはクリーニングブレード１へ潜り込む方向に回転し難くなり、クリーニングを容易にすることができる。
【００２５】
また、本発明のクリーニング手段はブレードクリーニング方式のため省スペース化に優れており、図６のクリーニング装置１１はプロセスカートリッジとして画像形成装置本体に対して着脱可能に構成するのに好適である。
近年では画像のデジタル化に対応するために、画像を形成するドットの再現性が要求されており、ドットを形成するトナーに均一性が求められるため、トナーの球形化、小粒径化が進んでいる。
【００２６】
本発明の上記クリーニング手段を有する画像形成装置に用いられるトナーとしては、従来から用いられている構成材料から得られるトナーが全て使用できるが、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好適に用いられる。製造後の工程において球形化したトナーとは、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で、製造工程において球形化したトナーとは、例えば分散重合法、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である。特に、重合法はトナーの形状及び粒径制御の容易性、生産性等の点で優れており、本発明に用いられるトナーの作製方法としても好適である。
【００２７】
本発明に用いられるトナーは球形に近い粒子が好ましく、平均円形度の値が０．９５以上のものが好ましい。円形度は次式で求められる値で、１に近いほど球形な粒子であることを示している。平均円形度は、各トナー粒子の円形度を平均した値である。トナーの円形度は、市販の画像解析装置を用いて光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察したトナー画像を解析する方法や、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００(シスメックス社製)にて測定することができる。
円形度＝トナー粒子と同面積の円の周囲長／トナー粒子の周囲長
トナーの平均円形度の値が０．９５未満では形状の不定性から付着力の分布がばらつき、転写率の低下が顕著となってしまう。
【００２８】
本発明に用いられるトナーの粒径は、体積平均粒径が１〜７μｍであるものが好ましく用いられる。トナーの粒径１μｍ未満の微粉トナーでは、画像不良が発生しやすくなってしまい、体積平均粒径が７μｍを越えるものでは電子写真画像の高画質化の要求に対応するのが困難である。
【００２９】
本発明では、表面が外添剤によって被覆されているトナーが好ましく用いられる。本発明者らは、外添剤で表面を被覆した様々なトナーについて付着力及び帯電量を測定した結果から、トナーと感光体間の付着力が外添剤の材料、粒径及び外添剤被覆率に依存して変化することを見出した。このため、トナーと感光体間の付着力を低減しクリーニング性が良く、安定して良好な画像が得られる条件を満たすためには、外添剤の材料、粒径及び外添剤被覆率を適切に選択及び調整する必要がある。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で、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できる。
【００３０】
本発明に用いられる外添剤としては、公知の有機微粒子及び無機微粒子を使用することができるが、無機微粒子としては、特にシリカ、チタン、アルミナのいずれかを少なくとも１種類以上使用することが好適である。これらの吸湿性を有する無機微粒子の場合は、環境安定性を考慮すると、疎水化処理を施したものが好適に用いられる。前記疎水化処理は、疎水化処理剤と前記微粉末とを高温度下で反応させて行なうことができる。疎水化処理剤としては特に制限はなく、例えばシラン系カップリング剤、シリコーンオイル等を用いることができる。
外添剤の粒径としては、１次粒子径の平均値が５ｎｍ〜１５０ｎｍのものが用いられ、その形状は他部材との接触面積が均一化される球形であることが好ましい。
【００３１】
トナーと感光体間の付着力は外添剤被覆率の増加と共に小さくなり飽和する傾向にあり、外添剤被覆率依存性や飽和値は外添剤の材料や粒径等に依存する。このため、外添剤被覆率の適切な範囲も外添剤の材料や粒径等によって異なるが、外添剤被覆率を少なくとも１０〜1００％調整することが好ましい。外添剤被覆率が１０％未満では、トナーと感光体間の付着力を適切な大きさにするのが困難であり、転写残の増加などを引き起こす。また、外添剤被覆率が１００％を超えると、外添剤がトナーから極端に分離しやすくなり、感光体等の画像形成装置の構成部材が損傷しやすい。
また、本発明に用いられる外添剤の外添方法は、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た公知の外添方法を用いることができる。
【００３２】
次に、本発明の画像形成装置に用いられる感光体について説明する。
図７のようなブレードクリーニングを考えた場合、感光体７表面の表面エネルギーを小さくすることによりトナーと感光体との付着力を低減し、クリーニングを容易にすることが出来る。
本発明の画像形成装置に用いられる感光体と水との接触角は９０°以上が好ましい。接触角が９０°未満ではトナーと感光体の付着力が大きく、クリーニング時のブレードすり抜けによる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し易くなる。
本発明における接触角は協和界面科学（株）社製自動接触角計ＣＡ−Ｗを用いて測定した。
【００３３】
感光体表面の表面エネルギーを小さくする方法としては、感光体表面を構成する材料に表面エネルギーの小さいものを添加して、あるいは表面エネルギーの小さい材料を層方向に濃度分布を持たせて存在させる方法がある。
表面エネルギーの小さい材料としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、パーフルオロアルキルビニルエーテルからなる群から選ばれる１種又は、２種以上を含有する重合体又は共重合体、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄等の金属石鹸、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、アルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル、酸化チタン、シリカ、酸化アルミ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化アンチモンをドープした酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物が挙げられる。
【００３４】
これらの表面エネルギーの小さい材料を最表層に添加するか、あるいは表面側での低表面エネルギー材の濃度を高くして、層方向に濃度分布を持たせればよい。
また、感光体表面に撥水性物質等を塗布し感光体表面の表面エネルギーを小さくする方法もある。
【００３５】
撥水性物質としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、アルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル。
【００３６】
γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルジメトキシシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等のメルカプト基を含有するシランカップリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ基を含有するカップリング剤あるいはフッ素含有シランカップシング剤などのシランカップリング剤。
【００３７】
イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、イソプロピルトリ、（ジオクチルパイロホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリルデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、イソプロピルトリオクタノイトチタネート等のチタンカップリング剤などが挙げられる。
【００３８】
これらの材料をアルコール等の適当な溶媒に希釈し、感光体最表面に塗布することで感光体表面は低表面エネルギー化され、上記接触角の条件を満たすことが出来る。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
実施例１に使用したトナーは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・分級して作製したトナー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、さらに分級したトナーを用いた。体積平均粒径は５．０（μｍ）、平均円形度は０．９５８５である。上記トナー粒子に、疎水化処理したシリカＡ(一次粒子径平均値２５ｎｍ、ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品)をトナー量の０．７重量％、疎水化処理したシリカＢ(一次粒子径平均値１２０ｎｍ、ヘキサメチルシラザンでの表面処理品)をトナー量の１．２重量％、疎水化処理した酸化チタンＡ(一次粒子径平均値１５ｎｍ、イソブチルトリメトキシシランでの表面処理品)をトナー量の１．２重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理した。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は４０％である。
【００４０】
次に、実施例１に使用したクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分に多数の微細孔が形成されており、微細孔の深さを２．５μｍ、最小直径を６．０μｍ、隣接する穴縁間の距離を５．０μｍとしたものである。
実施例に使用したクリーニングブレードは、ポリオールとポリイソシアネートを用いてウレタンプレポリマーを調製し、これに硬化剤を加えて、金型内に注入し、架橋硬化させた後、常温で熟成することによって製造した。このとき使用した金型は図５に示すような成型用金型であり、クリーニングブレードの、感光体と接触する表面に対向する部分の金型５における突起部または凹凸部６を成型後のブレード表面が上記条件を満たすような形状に形成したものを使用した。
実施例に使用したクリーニングブレードの物性値を示す。
硬度（ＪＩＳＡスケール）：７０、
３００％モジュラス：１３０ｋｇ／ｃｍ²、
伸び率：３７０％、
引張強さ（ＪＩＳＺ２２４１）：３５０ｋｇ／ｃｍ²、
反発弾性率：６０％
【００４１】
以上の条件でトナーおよびクリーニングブレードを、リコー製複写機ＩｍａｇｉｏＭＦ３５５０の改造機に使用し、複写後、ＣＣＤ顕微鏡カメラ（キーエンス社ハイパーマイクロスコープ）によってクリーニング後の感光体のトナー付着を観察、クリーニング時にトナーがブレードをすり抜けるクリーニング不良の評価を行った。また、同時にクリーニング不良に起因する不良画像の評価をべた白画像によって実施した。
【００４２】
感光体上のクリーニング不良の評価は評価見本と比較することによって５段階に評価した。各段階の評価はそれぞれ以下の状態を表す。
５：全くすり抜けがない
４：少数のすり抜けがあるが問題がない
３：すり抜けが見られるがほぼ問題がない
２：すり抜けが見られやや問題がある
１：すり抜けが多く問題がある
【００４３】
（比較例１）
比較例１に使用したクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分に多数の微細孔が形成されており、微細孔の深さを１０．０μｍ、最小直径を１２．０μｍ、隣接する穴縁間の距離を１２．０μｍとした、クリーニングブレードの成型方法及び物性値は実施例１と同様である。ただし、ブレード成型時に使用する金型５における突起部または凹凸部６は成形後のブレード表面が本例の条件を満たすような形状に形成したものを使用した。
その他、トナー及び画像形成装置の構成は実施例１と同様にした。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４４】
（実施例２）
実施例２に使用したクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分に多数の微小凹凸が形成されており、微小凹凸の高さを２．５μｍ、微小凹凸の波長を６．０μｍ、凸部１つの最大径を６．０μｍとした、クリーニングブレードの成型方法及び物性値は実施例１と同様である。ただし、ブレード成型時に使用する金型５における突起部または凹凸部６は成形後のブレード表面が本例の条件を満たすような形状に形成したものを使用した。
トナー及び画像形成装置の構成は実施例１と同様にした。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４５】
（比較例２）
比較例２に使用したクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分に多数の微小凹凸が形成されており、微小凹凸の高さを１０．０μｍ、微小凹凸の波長を１２．０μｍ、凸部１つの最大径を１２．０μｍとした、クリーニングブレードの成型方法及び物性値は実施例１と同様である。ただし、ブレード成型時に使用する金型５における突起部または凹凸部６は成形後のブレード表面が本例の条件を満たすような形状に形成したものを使用した。
その他、トナー及び画像形成装置の構成は実施例１と同様にした。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４６】
（実施例３）
実施例３では、トナー、クリーニングブレードの条件は実施例１と同様にし、さらに実施例１と同様の装置構成に加えて、感光体表面に潤滑剤を付与する潤滑材付与手段を設け、潤滑剤を固形化した潤滑剤ブロックを、スプリング等からなる加圧部材による押し付け力を受ける形で回転軸方向に感光体に加圧当接するように設置し、潤滑剤部材が感光体の回転により表面に微量ずつ塗布されように構成する。潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛を用いた。加圧部材の押しつけ圧力を可変にし、潤滑剤をクリーニングブラシに押しつける圧力の変化で塗布量を変化させることができ、塗布量を変化させることによって、感光体と水との接触角を９２°以上に保った。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４７】
（比較例３）
比較例３に使用するクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分が粗面化されていない従来のクリーニングブレードである。クリーニングブレードの成型方法または物性値は、実施例１と同様である。ただし、ブレード成型時に使用する金型５には突起部または凹凸部のないものを使用した。その他トナー及び装置構成は、実施例１と同様にした。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４８】
（比較例４）
比較例４に使用するクリーニングブレードは感光体と接触する表面部分が粗面化されていない従来のクリーニングブレードである。装置構成は実施例３と同様に潤滑剤を付与する機構を設けた。トナーは実施例１と同様のトナーを用いた。
以上の条件において実施例１と同様にして画像評価、クリーニング不良の評価を行った。
【００４９】
（評価結果）
【表１】

表１から本発明による実施例のクリーニング装置および画像形成装置の使用によりクリ−ニング時のトナーのすり抜けによるクリーニング不良を防止でき、安定して良好な画像を得られることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に係るクリーニング手段は、クリーニングブレードにおける感光体または中間転写体と接触する表面部分が微細孔または微小凹凸によって粗面化されているため、クリーニング時に感光体等に残留するトナーをホールドし、トナーの回転によるブレードのすり抜けを防止することができる。特にすり抜けの起こり易い球形化、小粒径化されたトナーに対しても安定してクリーニングを行うことができる。
また、本発明は、上記クリーニング手段、球形化、小粒径化したトナー、低表面エネルギー化した感光体を装備した画像形成装置により、画像不良の少ない安定した高画質の画像を提供することができる。
【００５１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置で使用するクリーニングブレードの概略説明図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置で使用するクリーニングブレードの図1とは異なる形態の概略説明図である。
【図３】図１に示したクリーニングブレードの先端部を示す説明図である。
【図４】図２に示したクリーニングブレードの先端部を示す説明図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置に使用するクリーニングブレードの成形装置を示す説明図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置に使用するクリーニング手段およびプロセスカートリッジの使用状況を示す概略図である。
【図７】上記クリーニングブレード先端部の作用状況を示す概略図である。
【００４９】
【符号の説明】
１クリーニングブレード
２金型
３金型
４金型
５金型
６突起部、凹凸部
７感光体
８ブレード支持部
９補助クリーニング手段
１０廃トナー回収手段
１１クリーニング装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile using a dry two-component or one-component developer, a cleaning device used for a process cartridge, an image forming apparatus including the same, and a process cartridge. .
[0002]
[Prior art]
In an electrophotographic image forming apparatus, a toner image formed on an image carrier such as a photosensitive member in a developing process is transferred to an intermediate transfer member such as an intermediate transfer belt or directly on a transfer member such as transfer paper. An image is formed by transfer to the surface of the photosensitive member and the intermediate transfer member after transfer of the toner image. For this reason, a cleaning device for removing residual toner from the photosensitive member and the intermediate transfer member is provided.
[0003]
Various cleaning devices are known, such as a cleaning blade made of an elastic member (for example, Patent Document 1 (JP-A-8-286408), Patent Document 2 (JP-A-8-314175), Patent Document 3 (JP 9-26734 A), Patent Document 4 (JP 9-62159 A), Patent Document 5 (JP 9-190125 A), Patent Document 6 (JP 9-230765 A). In addition to the cleaning roller), a fur brush, a magnetic brush, or the like can be used. Among them, the cleaning blade is widely put into practical use because it has a simple configuration, can be easily downsized, and is advantageous in terms of cost.
[0004]
In recent years, however, toner particles have been reduced in size and spheroidized to improve image quality. Polymerized toners such as suspension polymerization methods and dispersion polymerization methods, and toners that have been subjected to spherical treatment using hot air flow or fluidized granulation methods are now available. There is a problem in that when a toner having a spherical shape or a reduced particle size is used, an image forming apparatus including various cleaning devices is liable to cause an image defect due to a cleaning defect.
[0005]
As countermeasures, Patent Document 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-96965), Patent Document 8 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-114232), Patent Document 9 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-274364), and Patent Document 10 (Japanese Patent Laid-Open No. JP-A-84878) and the like use various static neutralizers for spherical toner remaining on the image carrier after the transfer process to reduce the charge amount of the residual toner and improve the cleaning performance. However, newly providing the static eliminator directly increases the number of parts and the manufacturing cost.
[0006]
Therefore, many cleaning devices using a cleaning roller or a cleaning brush have been proposed. For example, in Patent Document 11 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-18836), a predetermined voltage is applied to each of the cleaning brush and the recovery cleaning roller. In the cleaning device that collects the residual toner on the surface of the photosensitive drum on the surface of the recovery cleaning roller via the cleaning brush, the recovery cleaning roller is placed inside the recovery cleaning roller below the horizontal plane including the axis of the recovery cleaning roller. A magnetic body disposed at a predetermined distance from the inner peripheral surface, or a front end portion of the magnetic body disposed near the surface of the recovery cleaning roller in the vicinity of the magnetic body, and the recovery cleaning as the recovery cleaning roller rotates. Residue collected on the roller surface By either of the magnetic blade for scraping off the toner from the structure is a magnet, it has been proposed to increase the life of the cleaning device as well as prevent deterioration in printing quality.
[0007]
Further, in Patent Document 12 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-167912), an electrophotographic apparatus cleaning apparatus including a cleaning brush for cleaning a portion to be cleaned and a collection roll for removing and collecting dust attached to the cleaning brush. In the non-cleaning operation, the cleaning brush is separated from the portion to be cleaned and the cleaning brush is rotated in the opposite direction to that in the cleaning operation to prevent dust adhering to the cleaning brush from being scattered outside the cleaning device. It has been proposed that the life of the cleaning brush be extended. However, in such a cleaning apparatus that collects the residual toner on the surface of the drum-shaped photoconductor of the image carrier on the surface of the recovery cleaning roller via a cleaning roller or a cleaning brush, even if the initial cleaning performance is good The performance of the cleaning roller and the cleaning brush decreases with time due to use over time.
[0008]
That is, as the transfer residual toner is removed, the toner gradually adheres to the cleaning roller or becomes clogged by being accumulated in the cleaning brush, and the outer diameter of the cleaning brush is reduced. In the cleaning roller and the cleaning brush in such a state, the performance of removing the transfer residual toner is lost, and the function as the cleaning member cannot be performed.
As described above, the conventional cleaning device is difficult to clean the toner having a spherical or small particle size due to high image quality, and the use of the toner having the spherical or small particle size makes the cleaning device large and costly. There is a problem that leads to high.
In addition, as a countermeasure against the problem that the cleaning blade is dragged in the direction of rotation of the photosensitive drum and the leading edge of the cleaning blade is bent in the direction of rotation of the photosensitive drum, so that normal cleaning cannot be performed. In order to reduce the stress applied to the contact portion of the member with the photosensitive member, a method for roughening the blade member has been proposed. For example, in Patent Document 13 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-276019), it is proposed to form a groove along the blade longitudinal direction at the tip of the blade member, and in Patent Document 14 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-142371). In order to selectively pass only the external additive, it has been proposed to form an edge in the advancing direction of the photosensitive member at the contact portion of the blade member with the photosensitive member. Although the roughening of the blade surface having such a shape can reduce the stress applied to the contact portion of the blade member with the photoconductor, the toner having a spherical shape or a small particle size cannot be cleaned.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-8-286408
[Patent Document 2]
JP-A-8-314175
[Patent Document 3]
JP-A-9-26734
[Patent Document 4]
JP-A-9-62159
[Patent Document 5]
JP-A-9-190125
[Patent Document 6]
JP-A-9-230765
[Patent Document 7]
JP-A-9-96965
[Patent Document 8]
JP-A-9-114232
[Patent Document 9]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-274364
[Patent Document 10]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-84878
[Patent Document 11]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-18836
[Patent Document 12]
JP-A-6-167912
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to reduce defective cleaning even when toner having a spherical shape and a reduced particle size is used, to reduce abnormal images, and to be stable. An object of the present invention is to provide a cleaning device for forming a high-quality image and to provide an electrophotographic image forming device and a process cartridge provided with the cleaning device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there are provided an image forming apparatus and a process cartridge characterized by the following configurations (1) to (11).
(1)At least an image carrier for carrying a toner image, a charging unit for charging the image carrier, an exposure unit for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and a developing unit for forming a toner image on the image carrier And an image forming apparatus having transfer means for transferring the toner image formed on the image carrier to the transfer body, and cleaning means for removing the residue on the surface of the image carrier or intermediate transfer body with a cleaning blade.
The cleaning means includesIn a cleaning device that removes residual toner on the surface of an image carrier or intermediate transfer member with a cleaning blade, the surface portion of the cleaning blade that contacts the image carrier or intermediate transfer member is roughened by a large number of fine holes. ,
Of the contact angles between the surface of the cleaning blade having the fine holes and the image carrier or the intermediate transfer member, the upstream angle with respect to the rotation direction of the image carrier or the intermediate transfer member is an acute angle. Yes,
The fine hole satisfies the following conditional expression (I) with respect to the volume average particle diameter d of the toner in which the depth D, the minimum diameter W, and the distance F between adjacent hole edges are used, and the toner Circularity is in the range of 0.95-1.00The
The volume average particle diameter d of the toner is 1 to 7 μm.It is characterized byImage forming apparatus.
d / 4 ≦ D ≦ d, d ≦ W ≦ 2d, F ≦ 2d (I) (2)The physical properties of the cleaning blade are: Rockwell hardness (JIS A scale) 60-80, 300% modulus 100-250 kg / cm²The elongation is 300 to 500%, and the tensile strength (JIS Z2241) is 200 to 500 kg / cm.²The rebound elastic modulus is 40 to 70%, as described in (1)Image formationapparatus.
(3)The image forming apparatus according to (1) or (2), wherein the developing unit uses toner that has been spheroidized in a manufacturing process or a process after manufacturing.
(4)The circularity of the spheroidized toner is in the range of 0.95 to 1.00 (3)The image forming apparatus described in 1.
(5) The toner particles are composed of toner base particles and an external additive, and the coating area ratio of the external additive to the toner base particles is adjusted to be 10% to 100% (1) The image forming apparatus according to any one of (4) to (4).
(6) The external additive is silica (SiO₂), Titanium oxide (TiO₂), Alumina (Al₂O_ThreeThe image forming apparatus according to (5), which contains at least one of the above.
(7) The image forming apparatus according to any one of (1) to (6), wherein a contact angle between the image carrier and water is 90 ° or more.
(8) In a process cartridge which integrally supports at least one selected from an image carrier, a cleaning unit, a charging unit, an exposure unit, and a developing unit, and is detachable from the image forming apparatus main body. Cleaning means (1) ~(2)The cleaning device according to any one of(1) to (7)A process cartridge which is detachable from the image forming apparatus according to any one of the above.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
First, the cleaning device of the present invention is configured to remove residual toner on the surface of the image carrier or intermediate transfer member with a cleaning blade, and the surface of the cleaning blade on the side in contact with the image carrier or intermediate transfer member is roughened. The surface is formed by a large number of micropores satisfying the following conditional expression (I) or a large number of minute irregularities satisfying the following conditional expression (II).
[0013]
d / 4 ≦ D ≦ d, d ≦ W ≦ 2d, F ≦ 2d (I)
D: Depth of fine hole, W: Minimum width of fine hole, F: Distance between adjacent hole edges, d: Toner particle size
d / 4 ≦ T ≦ d, d ≦ L ≦ 2d (II)
T: height of minute irregularities, L: average distance between irregularities, d: toner particle size
[0014]
Furthermore, the image forming apparatus having the cleaning device and the image forming apparatus having a process cartridge according to the present invention include a toner having a spherical shape and a small particle size and a photoconductor having a low surface energy in a manufacturing process or a process after manufacturing. It is characterized by using.
[0015]
Next, the cleaning device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a specific shape of the cleaning blade used in the cleaning device of the present invention. A large number of micropores are formed on the surface of the cleaning blade that comes into contact with the photoreceptor or the intermediate transfer member, and the micropores have a depth D, as shown in FIG. It is formed so that the minimum diameter W and the distance F between adjacent hole edges satisfy the following conditional expression (I) with respect to the toner particle diameter d.
[0016]
d / 4 ≦ D ≦ d, d ≦ W ≦ 2d, F ≦ 2d (I)
Here, the depth D represents the depth in the cross-sectional direction of the micropore, and the minimum diameter W represents the minimum diameter of the micropore observed from the surface direction. Adjacent holes represent holes that can be contacted by moving micro holes on the surface only in a linear direction, and the distance F between adjacent hole edges is the shortest distance between adjacent holes. To express.
[0017]
FIG. 2 shows an example of a different shape of the cleaning blade used in the cleaning device of the present invention from FIG. A large number of minute irregularities are formed on the surface of the cleaning blade that comes into contact with the photoreceptor or the intermediate transfer member, and the minute irregularities have a height T and a maximum diameter of one irregularity wavelength L as shown in FIG. C is formed so as to satisfy the following conditional expression (II) with respect to the toner particle diameter d used.
d / 4 ≦ T ≦ d, d ≦ L ≦ 2d d ≦ C ≦ 2d (II)
[0018]
The cleaning blade can be manufactured by using a molding die as shown in FIG. In other words, the protrusions or irregularities 6 in the mold 5 at the opposing portion on the surface of the cleaning blade in contact with the photosensitive member or intermediate transfer member have the above formula ( The cleaning blade is formed using a mold including the mold 5 and formed into a shape satisfying I) and (II).
[0019]
For the cleaning blade of the present invention, a rubber elastic body, particularly polyurethane rubber is preferably used. The polyurethane rubber is produced by preparing a urethane prepolymer using a polyol and a polyisocyanate, adding a curing agent to the urethane prepolymer, injecting it into the mold, crosslinking and curing, and then aging at room temperature. The physical properties of the cleaning blade of the present invention are as follows: hardness (JIS A scale) is 60 to 80, and 300% modulus is 100 to 250 kg / cm.²The elongation is 300 to 500%, and the tensile strength (JIS Z2241) is 200 to 500 kg / cm.²The rebound resilience is preferably 40 to 70%. It is also possible to achieve the roughening by polishing and cutting the surface after normal molding.
[0020]
An example of a cleaning device using the cleaning blade is shown in FIG. In FIG. 6, the cleaning device 11 includes a cleaning blade 1, a blade support portion 8, auxiliary cleaning means 9 made up of rollers and brushes, and waste toner collecting means 10.
In the cleaning device 11, a cleaning blade 1 having a roughened contact surface with the above-described photoconductor is disposed, and a roller such as a sponge is disposed on the upstream side in the rotation direction of the photoconductor 7 with respect to the cleaning blade 1. Alternatively, auxiliary cleaning means 9 made of a brush made of magnetic carrier particles by magnetism or a brush of insulating fibers is provided.
[0021]
The auxiliary cleaning means 9 has a function of collecting the transfer residual toner, re-applying it on the photoreceptor, and sending the surplus toner to the waste toner collecting means 10. The photosensitive member 7 in contact with the cleaning device 11 rotates in the direction of the arrow at a predetermined speed, and a part of the transfer residual toner is collected by the auxiliary cleaning means 9, and the rest is scraped by the cleaning blade 1 as shown in FIG. Taken. Even when the intermediate transfer member is disposed at the position of the photosensitive member 7, the same effect can be obtained with the same configuration.
[0022]
The innumerable fine holes formed on the surface of the cleaning blade that is in contact with the photoreceptor, which is a feature of the present invention, are preferably in a range that satisfies the following conditional expression (I).
d / 4 ≦ D ≦ d, d ≦ W ≦ 2d, F ≦ 2d (I)
D: depth, W: minimum diameter, F: distance between adjacent hole edges, d: toner particle diameter
[0023]
When the above conditions are satisfied, even in the case of toner having a spherical shape and a small particle size, the contact area between the cleaning blade and the toner increases as the toner comes into contact with the fine holes as shown in FIG. The toner is held and rotation in the direction of entering the toner cleaning blade 1 is prevented, and the cleaning can be performed smoothly. When the depth D, the minimum diameter W, and the distance F between adjacent hole edges are out of the above ranges, the cleaning blade 1 cannot hold the toner well, and the toner slips through, resulting in poor cleaning. Moreover, even when innumerable minute irregularities are formed instead of the fine holes, substantially the same effect can be obtained, and it is preferably in a range satisfying the following formula (II).
[0024]
d / 4 ≦ T ≦ d, d ≦ L ≦ 2d (II)
T: height, L: wavelength of unevenness (see FIG. 4)
In this case, the minute unevenness holds the toner, prevents rotation of the toner in the direction of entering the cleaning blade 1 and can be smoothly cleaned, and when the height T and the wavelength L of the unevenness are outside the above ranges. In this case, the cleaning blade 1 cannot hold the toner well, and the toner slips out. Further, by lowering the surface energy of the photoconductor 7, it becomes difficult for the toner to rotate in the direction of entering the cleaning blade 1, and cleaning can be facilitated.
[0025]
Further, the cleaning means of the present invention is excellent in space saving because of the blade cleaning method, and the cleaning device 11 in FIG. 6 is suitable as a process cartridge that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body.
In recent years, in order to cope with the digitization of images, the reproducibility of dots forming images has been required, and the uniformity of the toner that forms dots has led to the progress of toner spheroidization and particle size reduction. It is out.
[0026]
As the toner used in the image forming apparatus having the cleaning means of the present invention, all toners obtained from conventional constituent materials can be used, but toner that has been spheroidized in the manufacturing process or in the post-manufacturing process is preferable. Used for. Toner that has been spheroidized in the post-manufacture process is, for example, a pulverized toner produced by mixing, stirring, pulverizing and classifying resin, colorant, and the like, which are constituent materials of the toner. The toner that has been spheroidized in the manufacturing process is a toner prepared by a polymerization method such as a dispersion polymerization method, a suspension polymerization method, or an emulsion polymerization method. In particular, the polymerization method is excellent in terms of toner shape and particle diameter controllability, productivity, and the like, and is also suitable as a method for producing the toner used in the present invention.
[0027]
The toner used in the present invention is preferably particles having a nearly spherical shape, and those having an average circularity value of 0.95 or more are preferred. The circularity is a value obtained by the following equation, and the closer to 1, the more spherical the particle is. The average circularity is a value obtained by averaging the circularity of each toner particle. The degree of circularity of the toner can be measured by a method of analyzing a toner image observed with an optical microscope or an electron microscope using a commercially available image analyzer or a flow type particle image analyzer FPIA-1000 (manufactured by Sysmex Corporation). it can.
Circularity = perimeter of circle having the same area as toner particles / perimeter of toner particles
If the average circularity value of the toner is less than 0.95, the distribution of adhesive force varies due to the indefinite shape, and the transfer rate is significantly reduced.
[0028]
The toner used in the present invention preferably has a volume average particle diameter of 1 to 7 μm. A fine toner having a toner particle diameter of less than 1 μm is liable to cause image defects. If the volume average particle diameter exceeds 7 μm, it is difficult to meet the demand for high image quality of an electrophotographic image.
[0029]
In the present invention, a toner whose surface is coated with an external additive is preferably used. Based on the results of measuring the adhesion force and charge amount of various toners whose surfaces were coated with the external additive, the present inventors determined that the adhesion force between the toner and the photoreceptor is the material of the external additive, the particle size, and the external additive. It has been found that it varies depending on the coverage. For this reason, in order to reduce the adhesion between the toner and the photoconductor, satisfy the conditions for good cleaning and stable and good images, the external additive material, particle size and external additive coverage must be set. It is necessary to select and adjust appropriately. The external additive coverage is a ratio of the external additive coating area to the surface area of one toner particle, and can be measured by image analysis of an electron microscope image of the toner surface.
[0030]
As the external additive used in the present invention, known organic fine particles and inorganic fine particles can be used, and as the inorganic fine particles, it is particularly preferable to use at least one of silica, titanium, and alumina. It is. In the case of these inorganic fine particles having hygroscopicity, those subjected to a hydrophobization treatment are preferably used in consideration of environmental stability. The hydrophobizing treatment can be performed by reacting the hydrophobizing agent with the fine powder at a high temperature. There is no restriction | limiting in particular as a hydrophobization processing agent, For example, a silane coupling agent, silicone oil, etc. can be used.
As the particle diameter of the external additive, those having an average primary particle diameter of 5 nm to 150 nm are used, and the shape thereof is preferably a spherical shape in which the contact area with other members is made uniform.
[0031]
The adhesion force between the toner and the photoreceptor tends to decrease and saturate as the external additive coverage increases, and the external additive coverage dependency and saturation value depend on the material and particle size of the external additive. Therefore, the appropriate range of the external additive coverage varies depending on the material and particle size of the external additive, but it is preferable to adjust the external additive coverage by at least 10 to 100%. If the external additive coverage is less than 10%, it is difficult to make the adhesive force between the toner and the photoreceptor appropriate, which causes an increase in transfer residue. On the other hand, when the external additive coverage exceeds 100%, the external additive is extremely easily separated from the toner, and the constituent members of the image forming apparatus such as the photosensitive member are easily damaged.
Moreover, the external addition method of the external additive used for this invention can use the well-known external addition method using various mixing apparatuses, such as a V-type blender, a Henschel mixer, and a mechano-fusion.
[0032]
Next, the photoconductor used in the image forming apparatus of the present invention will be described.
When considering blade cleaning as shown in FIG. 7, by reducing the surface energy of the surface of the photoconductor 7, the adhesion between the toner and the photoconductor can be reduced, and cleaning can be facilitated.
The contact angle between the photoreceptor used in the image forming apparatus of the present invention and water is preferably 90 ° or more. When the contact angle is less than 90 °, the adhesion force between the toner and the photosensitive member is large, and a defective image is likely to be generated due to an increase in cleaning failure caused by slipping through the blade during cleaning or a decrease in transfer rate.
The contact angle in the present invention was measured using an automatic contact angle meter CA-W manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.
[0033]
As a method of reducing the surface energy of the surface of the photoreceptor, a method of adding a material having a small surface energy to the material constituting the surface of the photoreceptor, or causing a material having a small surface energy to have a concentration distribution in the layer direction. There is.
The material having a small surface energy is one or more selected from the group consisting of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride, vinyl fluoride, and perfluoroalkyl vinyl ether. -Containing polymers or copolymers, metal soaps such as zinc stearate, aluminum stearate, iron stearate, dimethyl silicone oil, methyl phenyl silicone oil, methyl hydrogen polysiloxane, cyclic dimethyl polysiloxane, alkyl-modified silicone oil , Polyether modified silicone oil, alcohol modified silicone oil, fluorine modified silicone oil, amino modified silicone oil, mercapto modified silicone oil, epoxy modified silicone N'oiru, carboxyl-modified silicone oil, silicone oils such as higher fatty acid-modified silicone oil, titanium oxide, silica, aluminum oxide, zirconium oxide, tin oxide, tin oxide doped with antimony oxide, and metal oxides such as indium oxide.
[0034]
These materials having a low surface energy may be added to the outermost layer, or the concentration of the low surface energy material on the surface side may be increased to have a concentration distribution in the layer direction.
There is also a method of reducing the surface energy of the surface of the photoreceptor by applying a water repellent material or the like to the surface of the photoreceptor.
[0035]
Water-repellent substances include dimethyl silicone oil, methyl phenyl silicone oil, methyl hydrogen polysiloxane, cyclic dimethyl polysiloxane, alkyl modified silicone oil, polyether modified silicone oil, alcohol modified silicone oil, fluorine modified silicone oil, amino modified silicone. Silicone oils such as oil, mercapto-modified silicone oil, epoxy-modified silicone oil, carboxyl-modified silicone oil, and higher fatty acid-modified silicone oil.
[0036]
Amino group-containing silane coupling agents such as γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxy Silane coupling agents containing a mercapto group such as silane, coupling agents containing an epoxy group such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, or fluorine-containing silane coupling agents.
[0037]
Isopropyltriisostearoyl titanate, isopropyltri (N-aminoethyl-aminoethyl) titanate, isopropyltri, (dioctylpyrophosphite) titanate, tetraoctylbis (ditridecylphosphite) titanate, tetraoctylbis (ditolyldecylphosphite) ) Titanium coupling agents such as titanate, tetra (2,2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (ditridecyl) phosphite titanate, isopropyltrioctanoite titanate, and the like.
[0038]
By diluting these materials in an appropriate solvent such as alcohol and applying the solution to the outermost surface of the photoconductor, the surface of the photoconductor is reduced in surface energy, and the above contact angle condition can be satisfied.
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[0039]
【Example】
Example 1
The toner used in Example 1 was prepared by mixing and stirring the constituent resin, colorant, etc., and then kneading, classifying and classifying the toner, and heating the toner to a temperature above the softening point transition of the binder resin in a hot air stream. Thus, a spheroidizing treatment was performed, and a further classified toner was used. The volume average particle diameter is 5.0 (μm), and the average circularity is 0.9585. Hydrophobized silica A (primary particle diameter average value 25 nm, surface treatment product with hexamethyldisilazane) 0.7% by weight of the toner amount, hydrophobic B (silica B average particle size average) The amount of toner was 120 nm, surface treatment product with hexamethylsilazane) 1.2% by weight of the toner amount, and titanium oxide A (primary particle diameter average value 15 nm, surface treatment product with isobutyltrimethoxysilane) hydrophobized. Of 1.2% by weight of the mixture, and the mixture was stirred and mixed with a Henschel mixer. The external additive coverage measured by image analysis of the electron microscopic image of the toner surface is 40%.
[0040]
Next, the cleaning blade used in Example 1 has a large number of fine holes formed on the surface portion in contact with the photoconductor, the depth of the fine holes being 2.5 μm, the minimum diameter being 6.0 μm, and the adjacent holes. The distance between the edges is 5.0 μm.
The cleaning blade used in the examples was prepared by preparing a urethane prepolymer using polyol and polyisocyanate, adding a curing agent to the urethane prepolymer, pouring it into a mold, cross-linking and curing, and then aging at room temperature. Manufactured. The mold used at this time is a mold for molding as shown in FIG. 5, and a blade after molding the protrusions or concavo-convex parts 6 of the mold 5 at the part of the cleaning blade facing the surface in contact with the photoreceptor. What formed in the shape where the surface satisfy | fills the said conditions was used.
The physical property values of the cleaning blade used in the examples are shown.
Hardness (JIS A scale): 70
300% modulus: 130 kg / cm²,
Elongation rate: 370%,
Tensile strength (JIS Z2241): 350 kg / cm²,
Rebound resilience: 60%
[0041]
Under the above conditions, the toner and the cleaning blade are used in a modified machine of the Ricoh copier Imagio MF3550, and after copying, the toner adhesion on the photoreceptor after cleaning is observed and cleaned by a CCD microscope camera (Keyence Hypermicroscope). Evaluation of poor cleaning in which toner slips through the blade was performed. At the same time, evaluation of defective images caused by defective cleaning was performed using solid white images.
[0042]
The evaluation of the cleaning failure on the photoconductor was evaluated in five stages by comparing with an evaluation sample. The evaluation at each stage represents the following states.
5: No slip-through
4: There are a few slip-throughs but no problem
3: Slip-through is seen but there is almost no problem
2: There is a slight problem with slipping through
1: There are many slip-through problems
[0043]
(Comparative Example 1)
The cleaning blade used in Comparative Example 1 has a large number of fine holes formed on the surface portion in contact with the photoreceptor, the depth of the fine holes is 10.0 μm, the minimum diameter is 12.0 μm, and the gap between adjacent hole edges. The cleaning blade molding method and physical properties with the distance of 12.0 μm are the same as in Example 1. However, the protrusions or irregularities 6 in the mold 5 used at the time of blade molding were formed so that the shape of the blade surface after molding satisfies the conditions of this example.
Other configurations of the toner and the image forming apparatus are the same as those in the first embodiment.
Under the above conditions, image evaluation and cleaning failure evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
[0044]
(Example 2)
The cleaning blade used in Example 2 has a large number of minute irregularities formed on the surface portion in contact with the photoreceptor, the height of the minute irregularities is 2.5 μm, the wavelength of the minute irregularities is 6.0 μm, and one convex portion is provided. The cleaning blade molding method and physical properties with the maximum diameter of 6.0 μm are the same as in Example 1. However, the protrusions or irregularities 6 in the mold 5 used at the time of blade molding were formed so that the shape of the blade surface after molding satisfies the conditions of this example.
The configurations of the toner and the image forming apparatus were the same as those in Example 1.
Under the above conditions, image evaluation and cleaning failure evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
[0045]
(Comparative Example 2)
The cleaning blade used in Comparative Example 2 has a large number of minute irregularities formed on the surface portion in contact with the photoreceptor, the height of the minute irregularities is 10.0 μm, the wavelength of the minute irregularities is 12.0 μm, and one convex portion The cleaning blade molding method and physical properties with the maximum diameter of 12.0 μm are the same as in Example 1. However, the protrusions or irregularities 6 in the mold 5 used at the time of blade molding were formed so that the shape of the blade surface after molding satisfies the conditions of this example.
Other configurations of the toner and the image forming apparatus are the same as those in the first embodiment.
Under the above conditions, image evaluation and cleaning failure evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
[0046]
(Example 3)
In the third embodiment, the conditions of the toner and the cleaning blade are the same as those in the first embodiment. Further, in addition to the apparatus configuration similar to that in the first embodiment, a lubricant applying unit that applies a lubricant to the surface of the photoreceptor is provided. The lubricant block that has been solidified is placed so as to be in pressure contact with the photoconductor in the direction of the rotation axis in such a way that it receives a pressing force by a pressurizing member such as a spring, and the lubricant member is placed on the surface by the rotation of the photoconductor. It is configured to be applied in small amounts. As the lubricant, zinc stearate was used. The pressing pressure of the pressure member can be varied, and the amount of application can be changed by changing the pressure of the lubricant against the cleaning brush. By changing the amount of application, the contact angle between the photoconductor and water is 92 ° or more. Kept.
Under the above conditions, image evaluation and cleaning failure evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
[0047]
(Comparative Example 3)
The cleaning blade used in Comparative Example 3 is a conventional cleaning blade in which the surface portion in contact with the photoreceptor is not roughened. The molding method or physical property values of the cleaning blade are the same as in Example 1. However, the mold 5 used at the time of blade molding was one having no protrusions or irregularities. Other toners and apparatus configurations were the same as in Example 1.
Under the above conditions, image evaluation and cleaning failure evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
[0048]
(Comparative Example 4)
The cleaning blade used in Comparative Example 4 is a conventional cleaning blade in which the surface portion in contact with the photoreceptor is not roughened. The apparatus configuration was provided with a mechanism for applying a lubricant as in Example 3. The same toner as in Example 1 was used as the toner.
Under the above conditions, image evaluation and cleaning failure evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
[0049]
(Evaluation results)
[Table 1]

From Table 1, it can be seen that the use of the cleaning device and the image forming apparatus of the embodiment according to the present invention can prevent cleaning failure due to toner slipping during cleaning, and a stable and good image can be obtained.
[0050]
【The invention's effect】
The cleaning means according to the present invention holds the toner remaining on the photosensitive member or the like during cleaning because the surface portion of the cleaning blade that contacts the photosensitive member or intermediate transfer member is roughened by fine holes or minute irregularities. It is possible to prevent the blade from slipping through the rotation of the toner. In particular, it is possible to stably perform cleaning even on a toner having a spherical shape or a small particle size that easily slips through.
In addition, the present invention can provide a stable and high-quality image with few image defects by the image forming apparatus equipped with the cleaning means, the spherical toner, the toner having a reduced particle diameter, and the photoreceptor having a low surface energy. it can.
[0051]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a cleaning blade used in an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view of a different form of the cleaning blade used in the image forming apparatus according to the present invention from FIG.
FIG. 3 is an explanatory view showing a tip portion of the cleaning blade shown in FIG. 1;
4 is an explanatory view showing a tip portion of the cleaning blade shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is an explanatory view showing a cleaning blade forming apparatus used in the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing a usage state of a cleaning unit and a process cartridge used in the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing the operating state of the tip of the cleaning blade.
[0049]
[Explanation of symbols]
1 Cleaning blade
2 Mold
3 Mold
4 Mold
5 Mold
6 Protruding part, uneven part
7 Photoconductor
8 Blade support
9 Auxiliary cleaning means
10 Waste toner collection means
11 Cleaning device

Claims

At least an image carrier for carrying a toner image, a charging unit for charging the image carrier, an exposure unit for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and a developing unit for forming a toner image on the image carrier And an image forming apparatus having transfer means for transferring the toner image formed on the image carrier to the transfer body, and cleaning means for removing the residue on the surface of the image carrier or intermediate transfer body with a cleaning blade.
In the cleaning device that removes residual toner on the surface of the image carrier or the intermediate transfer member with a cleaning blade, the surface portion of the cleaning blade that contacts the image carrier or intermediate transfer member is roughened by a large number of fine holes. Faced,
Of the contact angles between the surface of the cleaning blade having the fine holes and the image carrier or the intermediate transfer member, the upstream angle with respect to the rotation direction of the image carrier or the intermediate transfer member is an acute angle. Yes,
The fine hole satisfies the following conditional expression (I) with respect to the volume average particle diameter d of the toner in which the depth D, the minimum diameter W, and the distance F between adjacent hole edges are used, and the toner circularity of Ri der within the range of 0.95 to 1.00,
An image forming apparatus , wherein the toner has a volume average particle diameter d of 1 to 7 μm .
d / 4 ≦ D ≦ d, d ≦ W ≦ 2d, F ≦ 2d (I)

The physical properties of the cleaning blade are Rockwell hardness (JIS A scale) of 60 to 80, 300% modulus of 100 to 250 kg / cm ² , elongation of 300 to 500%, and tensile strength (JIS Z2241) of 200 to 500 kg / The image forming apparatus according to claim 1, wherein cm ² and a resilience modulus are 40 to 70%.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing unit uses a toner that has been spheroidized in a manufacturing process or a process after manufacturing.

4. The image forming apparatus according to claim 3 , wherein the circularity of the spherical toner is in a range of 0.95 to 1.00.

2. The toner particles according to claim 1, wherein the toner particles comprise toner base particles and an external additive, and the coating area ratio of the external additive to the toner base particles is 10% to 100%. Item 5. The image forming apparatus according to Item 4.

The image forming apparatus according to claim 5, wherein the external additive contains at least one of silica (SiO ₂ ), titanium oxide (TiO ₂ ), and alumina (Al ₂ O ₃ ). .

The image forming apparatus according to claim 1, wherein a contact angle between the image carrier and water is 90 ° or more.

In a process cartridge that integrally supports at least one member selected from an image carrier, a cleaning unit, and a charging unit, an exposure unit, and a developing unit, and is detachable from the main body of the image forming apparatus, the cleaning unit includes: A process cartridge according to any one of claims 1 to 2 , wherein the process cartridge is detachable from the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 7. .