JP5064737B2 - クリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、トナーを用いる画像形成装置の、像担持体上の不要トナーを除去するクリーニングに関する。
図５は一般の電子写真プロセスを説明するための図である。
同図において符号１は像担持体、２は帯電装置、３はレーザ光、４は現像ユニット、５は現像剤、６は中間転写装置、７は転写ローラ、８は２次転写部、９は定着装置、１０はクリーニング装置、１１はクリーニングブレードをそれぞれ示す。
電子写真プロセスは、帯電、露光、現像、転写・定着およびクリーニングの工程より成り立つが、最終工程のクリーニング工程においては、通常ブレードクリーニング方式が採用されている。
同図において、回転自在に駆動可能な像担持体１は、まず帯電装置２により表面を一様に帯電される。次いで、露光用光学系によりレーザビーム３を照射し、像担持体１表面を露光して像担持体上に静電潜像を形成させた後、現像ユニット４内の現像剤５を像担持体１表面に移動させて、像担持体１上に可視画像を形成する。次に、中間転写装置６と像担持体１との当接部において、当接部の中間転写装置６内部に設けられた転写ロ−ラ７により、像担持体１表面の現像剤５を中間転写装置６表面に転写する。転写された現像剤は２次転写部８にて紙Ｐ上に転写された後、定着装置９に供給され、紙上にトナー像が定着される。一方、像担持体１表面に残留した現像剤５は、クリーニング装置１０内のクリーニングブレード１１により清掃除去される。
同図において符号１は像担持体、２は帯電装置、３はレーザ光、４は現像ユニット、５は現像剤、６は中間転写装置、７は転写ローラ、８は２次転写部、９は定着装置、１０はクリーニング装置、１１はクリーニングブレードをそれぞれ示す。
電子写真プロセスは、帯電、露光、現像、転写・定着およびクリーニングの工程より成り立つが、最終工程のクリーニング工程においては、通常ブレードクリーニング方式が採用されている。
同図において、回転自在に駆動可能な像担持体１は、まず帯電装置２により表面を一様に帯電される。次いで、露光用光学系によりレーザビーム３を照射し、像担持体１表面を露光して像担持体上に静電潜像を形成させた後、現像ユニット４内の現像剤５を像担持体１表面に移動させて、像担持体１上に可視画像を形成する。次に、中間転写装置６と像担持体１との当接部において、当接部の中間転写装置６内部に設けられた転写ロ−ラ７により、像担持体１表面の現像剤５を中間転写装置６表面に転写する。転写された現像剤は２次転写部８にて紙Ｐ上に転写された後、定着装置９に供給され、紙上にトナー像が定着される。一方、像担持体１表面に残留した現像剤５は、クリーニング装置１０内のクリーニングブレード１１により清掃除去される。
図６はクリーニングブレードの構成を示す図である。
同図において符号１７はクリーニングブレード、１８は支持体をそれぞれ示す。
一般に、ブレードクリーニングのブレードは、支持体１８に板状のポリウレタン等の素材からなる弾性部材１７を一端１７ａで取り付けたもので、像担持体としての電子写真感光体の表面に角部１７ｂを加圧当接させる構成となっている。したがって、トナーのクリーニング精度を上げるためには、電子写真感光体へのブレードの当接圧を上げる必要がある。また、電子写真感光体へのブレードの当接形態としては、電子写真感光体の回転方向に対し順方向のものと、カウンター方向のものとがあるが、クリーニングの精度、およびブレードに印加する押圧力低減の観点から、後者のカウンター方向の当接形態が好ましく、実際ほとんどの機種でこの方式が採用されている。
同図において符号１７はクリーニングブレード、１８は支持体をそれぞれ示す。
一般に、ブレードクリーニングのブレードは、支持体１８に板状のポリウレタン等の素材からなる弾性部材１７を一端１７ａで取り付けたもので、像担持体としての電子写真感光体の表面に角部１７ｂを加圧当接させる構成となっている。したがって、トナーのクリーニング精度を上げるためには、電子写真感光体へのブレードの当接圧を上げる必要がある。また、電子写真感光体へのブレードの当接形態としては、電子写真感光体の回転方向に対し順方向のものと、カウンター方向のものとがあるが、クリーニングの精度、およびブレードに印加する押圧力低減の観点から、後者のカウンター方向の当接形態が好ましく、実際ほとんどの機種でこの方式が採用されている。
また最近、従来から用いられている粉砕法ではなく科学的処理により製造する重合法トナーが開発されている（例えば、特許文献１ 参照。）。重合法トナーの特徴としては、粒径の均一化且つ高円形度化にあり、高画質化が図り易く、製造コストも安い等のメリットがある。その反面クリーニング性に劣る傾向にあり、従来の粉砕法によるトナーに対して用いられてきた弾性体ブレードによる感光体表面への押圧力では、十分な通過阻止力が得られない為、より大きな押圧力が必要となっている。
その為、安定したクリーニング効果を持続させる手段として、電子写真感光体の摩擦係数を低くすることでトナーと感光体表面の離型性を向上させる方向性にあり（例えば、特許文献２ 参照。）、電子写真感光体の表面層や保護層に潤滑剤を含有させる方法が数多く提案されている。なお、潤滑剤としてポリテトラフルオロエチレン等のフッ素原子含有樹脂、球状のアクリル樹脂、およびポリエチレン樹脂等の樹脂粉末や、酸化ケイ素および酸化アルミニウム等の金属酸化物粉末等が知られている。
その為、安定したクリーニング効果を持続させる手段として、電子写真感光体の摩擦係数を低くすることでトナーと感光体表面の離型性を向上させる方向性にあり（例えば、特許文献２ 参照。）、電子写真感光体の表面層や保護層に潤滑剤を含有させる方法が数多く提案されている。なお、潤滑剤としてポリテトラフルオロエチレン等のフッ素原子含有樹脂、球状のアクリル樹脂、およびポリエチレン樹脂等の樹脂粉末や、酸化ケイ素および酸化アルミニウム等の金属酸化物粉末等が知られている。
また、初期段階での感光体上摩擦係数を低減させる手段としては、弾性体ブレードと感光体の当接部付近にトナーあるいは潤滑剤等を塗布する塗布機構を設け、感光体表面に潤滑層を設けるというものも実用化されている。
加えて組み合わされるブレード材料においても、感光体との当接部が感光体との摩擦力による振動を抑えることにより、トナー通過阻止力の変動、音鳴き、びびりを抑制することを狙いとする為、比較的反発弾性の低いブレード材が用いられる傾向にある。
加えて組み合わされるブレード材料においても、感光体との当接部が感光体との摩擦力による振動を抑えることにより、トナー通過阻止力の変動、音鳴き、びびりを抑制することを狙いとする為、比較的反発弾性の低いブレード材が用いられる傾向にある。
定着時の分離性向上を目的として予め母材中に離型成分を添加して製造されたトナーがある（例えば、特許文献３ 参照。）。このトナーにおいては、トナーの持つ付着力が高くなる傾向にあることが確認されている。その為、現像部にて感光体上に可視画像形成され、転写部に転写された後の感光体上の残存トナーがクリーニングブレードと感光体との当接部で通過阻止された後、排出され難く滞留し易くなる。よって、クリーニングブレードと感光体表面との接触部においてこのようなトナー溜りが増加すると、ブレードによる通過阻止力に対しトナーの押し込む力が部分的に上回る状況が発生し、クリーニングブレードと感光体表面での当接部をトナーが通過する為、クリーニング不良を発生させるという問題点が顕在化し易くなっている。
特に感光体表面とトナーとの離型性を向上させる目的で感光体表面の摩擦係数の低減を図ったものに関しては、前述のトナー溜りが発生しても、弾性体ブレード当接部に働く摩擦力が低い為、振るい落とすことができなくなり、トナーのすり抜けが加速する傾向が見られる。
特に感光体表面とトナーとの離型性を向上させる目的で感光体表面の摩擦係数の低減を図ったものに関しては、前述のトナー溜りが発生しても、弾性体ブレード当接部に働く摩擦力が低い為、振るい落とすことができなくなり、トナーのすり抜けが加速する傾向が見られる。
本発明の目的は、内部に離型成分を有するトナーを使用する際においても、電子写真感光体の耐久性を向上させると共に、初期から耐久後を通じて全環境下においてクリーニング不良や画像乱れ等の無い、優れた画像を得ることのできる電子写真装置を提供することにある。
請求項１に記載の発明では、回転自在に駆動可能な像担持体、該像担持体の表面を帯電する帯電装置、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光用光学系、現像剤を前記像担持体表面に移動させて前記像担持体上に可視画像を形成する現像装置、前記像担持体表面の前記現像剤を内部に設けた転写ローラ表面に転写する中間転写装置、転写された現像剤を紙上に転写する２次転写部、該紙上にトナー像を定着する定着装置、とを少なくとも備えた画像形成装置における前記像担持体表面に残留した現像剤をクリーニングブレードにより清掃除去するクリーニング装置において、前記像担持体表面へのトナーによる可視画像形成およびトナー転写後に該像担持体表面に１５Ｎ／ｍ〜４０Ｎ／ｍの圧力で前記クリーニングブレードの先端角部が当接し、前記クリーニングブレードが該像担持体表面に残留するトナーをクリーニングする板状の弾性体ブレードであり、該弾性体ブレードと該弾性体ブレードの支持部と当接力付与部材を含むクリーニング装置であって、前記弾性体ブレードに使用される弾性体の２５℃における反発弾性値をｙ（％）とし、前記像担持体の表面と紙ベルト接触面間のオイラーベルト法による静止状態での表面摩擦係数をｘとするとき、ｘとｙの関係が
ｙ≧５００ｘ２−７００ｘ＋２６０
ただし、０．２９≦ｘ≦０．７
を満足する範囲内で前記弾性体ブレードに使用される前記弾性体の反発弾性値ｙが３５％〜６０％であり、前記表面摩擦係数ｘが０．６であり、前記弾性体ブレードが前記像担持体表面に当接する接触角度が該像担持体の回転方向に対してカウンター方向に１０°〜１５°であることを特徴とする。
ｙ≧５００ｘ２−７００ｘ＋２６０
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請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記弾性体の硬度がＪＩＳ−Ａ６０〜８０度であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載のクリーニング装置において、前記弾性体の厚さが１．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲にあることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクリーニング装置と、該クリーニング装置が前記像担持体表面より掻き取られたトナーの回収ケースと該トナーを該トナーの回収ケース内で搬送するスクリューとを有し、前記像担持体としての感光体と、現像剤を前記像担持体表面に移動させて前記像担持体上に可視画像を形成する前記現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクリーニング装置と、該クリーニング装置が前記像担持体表面より掻き取られたトナーの回収ケースと該トナーを該トナーの回収ケース内で搬送するスクリューとを有し、前記像担持体としての感光体と、現像剤を前記像担持体表面に移動させて前記像担持体上に可視画像を形成する前記現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
請求項５に記載の発明では、回転自在に駆動可能な像担持体、該像担持体の表面を帯電する帯電装置、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光用光学系、現像剤を前記像担持体表面に移動させて前記像担持体上に可視画像を形成する現像装置、前記像担持体表面の前記現像剤を内部に設けた転写ローラ表面に転写する中間転写装置、転写された現像剤を紙上に転写する２次転写部、該紙上にトナー像を定着する定着装置、とを少なくとも備えた画像形成装置において、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクリーニング装置、もしくは請求項４記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、回転自在に駆動可能な像担持体、該像担持体の表面を帯電する帯電装置、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光用光学系、現像剤を前記像担持体表面に移動させて前記像担持体上に可視画像を形成する現像装置、前記像担持体表面の前記現像剤を内部に設けた転写ローラ表面に転写する中間転写装置、転写された現像剤を紙上に転写する２次転写部、該紙上にトナー像を定着する定着装置、とを少なくとも備えた画像形成装置における画像形成方法において、前記像担持体の表面と紙ベルト接触面間のオイラーベルト法による静止状態での表面摩擦係数が０．６の前記像担持体表面に、少なくとも母材中に離型成分を含むトナーであって、且つ、該トナーの流動性を示す嵩密度（ＡＤ値）において０．３８５ｇ／ｃｍ３以下のトナーにより画像を形成、前記転写ローラ表面に転写後に前記像担持体表面に残留付着した該トナーを、反発弾性値が２５℃において３５％〜６０％である弾性体を用いた板状の弾性体ブレードの先端角部を前記像担持体表面に１５Ｎ／ｍ〜４０Ｎ／ｍの圧力で当接させ、かつ前記弾性体ブレードが前記像担持体表面に当接する接触角度を前記像担持体の回転方向に対してカウンター方向に１０°〜１５°とすることによって前記像担持体表面をクリーニングするステップを有することを特徴とする。
本発明によれば、クリーニングブレードの反発弾性値を高めたり、感光体表面摩擦係数を大きくしたりして、弾性体ブレードの感光体当接部を摩擦力によって振動させることによって、重合法による高円形度トナーや体積平均粒径９μｍ以下のトナーでもブレードすりぬけを防止し、ブレード端面に堆積したトナーを振るい落とすことができる。
図１は本発明のクリーニング装置の実施例と像担持体との位置関係を示す図である。
図２は同実施例のクリーニング装置の詳細説明図である。
両図において符号１２はトナー回収ケース、１３は支点軸、１４は可動部材、１５は引張バネ、１６はスクリューをそれぞれ示す。
図１において、像担持体１表面に付着したトナーを清掃するために使用されるクリーニング装置１０は、トナー回収ケース１２と、このトナー回収ケース１２内に設けられた支点軸１３により支持され、像担持体１方向に回動が可能であり、且つクリーニングブレード１１を装着可能とした可動部材１４および支点軸１３を中心にクリーニングブレード１１装着位置と反対側の可動部材１４端部に装着され、可動部材１４に回動力およびクリーニングブレード１１に像担持体１への押圧力を供給する引張バネ１５、前記クリ−ニングブレード１１の接触により像担持体１表面より掻き取られたトナーをトナー回収ケース内で移送するスクリュー１６とを有している。
図２は同実施例のクリーニング装置の詳細説明図である。
両図において符号１２はトナー回収ケース、１３は支点軸、１４は可動部材、１５は引張バネ、１６はスクリューをそれぞれ示す。
図１において、像担持体１表面に付着したトナーを清掃するために使用されるクリーニング装置１０は、トナー回収ケース１２と、このトナー回収ケース１２内に設けられた支点軸１３により支持され、像担持体１方向に回動が可能であり、且つクリーニングブレード１１を装着可能とした可動部材１４および支点軸１３を中心にクリーニングブレード１１装着位置と反対側の可動部材１４端部に装着され、可動部材１４に回動力およびクリーニングブレード１１に像担持体１への押圧力を供給する引張バネ１５、前記クリ−ニングブレード１１の接触により像担持体１表面より掻き取られたトナーをトナー回収ケース内で移送するスクリュー１６とを有している。
クリーニングブレード１１は、板状の弾性体ブレード１７、およびこれを支持する支持部材１８から構成され、クリーニングブレード１１はバネ等による付勢手段により、弾性体ブレード１７の自由端側先端部１７ｂが、クリーニングブレード１１が装着固定された可動部材１４と共に回動し、矢印方向に回転する像担持体１表面に所定の接触角θで圧接、使用される。
クリーニングブレード１１の像担持体１表面に対する接触圧は、一般的に１０Ｎ／ｍ以上で用いられているが、本発明においては、１５〜４０Ｎ／ｍで用いるのが好ましい。
クリーニングブレード１１の像担持体１表面に対する接触圧は、一般的に１０Ｎ／ｍ以上で用いられているが、本発明においては、１５〜４０Ｎ／ｍで用いるのが好ましい。
トナーについては、画質への影響を考慮する上で、体積平均粒径において９．０μｍ以下（コールター製マルチサイザーＩＩＩ測定値）が好ましいことから、体積平均粒径８μｍのものを使用した。また転写紙上に形成されたトナー画像を定着する際に、紙と定着装置との分離性能を維持・向上させる為、トナー母材中に離型成分を含ませている。
一般に、離型成分の極性が低いほうが定着部材ローラとの離型性に優れている。本発明に用いられる離型成分は、極性の低い炭化水素系離型成分である。
一般に、離型成分の極性が低いほうが定着部材ローラとの離型性に優れている。本発明に用いられる離型成分は、極性の低い炭化水素系離型成分である。
炭化水素系離型成分とは、炭素原子と水素原子のみからなる離形成分であり、エステル基、アルコール基、アミド基などを含まない。具体的な炭化水素系ワックスとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンの共重合体、などのポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの石油ワックス、フィッシャートロプシュワックス、などの合成ワックスなどが挙げられる。このうち、本発明において好ましいものは、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスであり、さらに好ましくはポリエチレンワックス、パラフィンワックスである。
トナー母材中への離型成分添加量としては、トナー１００重量部に対して２〜８重量部の範囲が定着分離性を向上させる上で望ましく、その際の母材表面近傍の離型成分量としては、ＦＴＩＲ−ＡＴＲ（全反射吸収赤外分光）法により求められる、前記離型成分（ワックス）由来のピーク（２８５０ｃｍ−１）における強度Ｐ２８５０と前記トナーのバインダー樹脂由来のピーク（８２８ｃｍ−１）における強度Ｐ８２８との強度比（Ｐ２８５０／Ｐ８２８）の値が０．０５〜０．２の範囲にあるものを使用した。
なお、測定原理から分析深さは０．３μｍ程度であり、この分析により、トナー粒子の表面から０．３μｍの深さ領域における相対的なワックス量を求めることができる。測定方法は以下の通りである。
なお、測定原理から分析深さは０．３μｍ程度であり、この分析により、トナー粒子の表面から０．３μｍの深さ領域における相対的なワックス量を求めることができる。測定方法は以下の通りである。
先ず、試料として、トナー３ｇを自動ペレット成型器（Ｔｙｐｅ Ｍ Ｎｏ．５０ ＢＲＰ−Ｅ；ＭＡＥＫＡＷＡ ＴＥＳＴＩＮＧ ＭＡＣＨＩＮＥ ＣＯ．製）で６ｔの荷重で１分間プレスして４０ｍｍφ（厚さ約２ｍｍ）ペレットを作製した。そのトナーペレット表面をＦＴＩＲ−ＡＴＲ法により測定した。用いた顕微ＦＴＩＲ装置は、ＰＥＲＫＩＮ ＥＬＭＥＲ社製Ｓｐｅｃｔｒｕｍ ＯｎｅにＭｕｌｔｉＳｃｏｐｅ ＦＴＩＲ ユニットを設置したもので、直径１００μｍのゲルマニウム（Ｇｅ）結晶のマイクロＡＴＲで測定した。赤外線の入射角４１．５°、分解能４ｃｍ−１、積算２０回で測定した。
また上記特徴を有するトナーにおいて、感光体表面に現像後、紙上に転写された後、なお感光体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置において、感光体表面に弾性体ブレードを当接する方式では、弾性体ブレードと感光体との接触部にてせき止められた残留トナーの多くが掻き落とされずに、接触部近傍の空間に堆積する傾向が見られる。
特に上記トナーにおいて、トナー流動性を示すＡＤ値（パウダ−テスター：ホソカワミクロン社製ＰＴ−Ｄ型）が０．３８５以下となると、このトナーの堆積が顕著になる傾向にあり、長期使用によるトナーの押し込み力の増加により、残留トナーの一部が弾性体ブレード当接部を通過し、クリーニング不良として、帯電装置の汚染、画像上にノイズとして出現することが確認されている。
特に上記トナーにおいて、トナー流動性を示すＡＤ値（パウダ−テスター：ホソカワミクロン社製ＰＴ−Ｄ型）が０．３８５以下となると、このトナーの堆積が顕著になる傾向にあり、長期使用によるトナーの押し込み力の増加により、残留トナーの一部が弾性体ブレード当接部を通過し、クリーニング不良として、帯電装置の汚染、画像上にノイズとして出現することが確認されている。
特に最近、重合法により製造された高円型度トナー（０．９６０以上）や小径化トナーのクリーニング性能を補助する為に、感光体表面を高離型化・低μ化することで感光体−トナー間に働く付着力を低減させるとともに、クリーニングにおいて弾性体ブレード当接部に働く摩擦力による振動を抑制し、挙動を安定させる事を狙いとする感光体が一部で使用されているが、前述のように弾性体ブレード当接部近傍にて残留トナーが凝集・堆積した場合、弾性体ブレード当接部の動きが抑制されている為、堆積したトナーを排出することがより困難になり易い。
そこで感光体においては、弾性体ブレードの感光体への当接部の挙動を活性化させることで堆積したトナーを振るい落とすべく、弾性体ブレード当接部に振動を起こし易い表面性、即ち感光体表面摩擦係数を上昇させ、摩擦力による弾性体ブレード当接部の振動を加速させることとした。
図３は感光体表面の摩擦係数を測定するオイラーベルト式測定装置を示す原理図である。
同図において符号５１は基板、５２は直進モータ、５３はデジタルプッシュプルゲージ、５４は１００ｇの分銅、５５は被測定物としての感光体、５６は紙でできたベルト、５７は牽引用のワイヤをそれぞれ示す。
水平に置いた基板５１の一端近傍に、感光体５５を回転できないように固定し、その上にベルト５６を載せ、ベルト５６の一端にワイヤ５７を介して１００ｇの分銅５４をぶら下げる。したがって、ベルト５６の一端は鉛直方向にＴ０＝１００ｇ重の力が作用している。ベルト５６の他端はワイヤ５７を介してデジタルプッシュプルゲージに接続し、直進モータ５２を働かせて水平方向に引っ張る。この構成において、ベルト５６の感光体５５に対する巻きかけ角度は９０°である。
引く力は、直進モータ５２によって与え、分銅が動き始めるときのワイヤ５７にかかっている力Ｔ１をデジタルプッシュプルゲージ５３によって測る。得られた力Ｔ１と、Ｔ０および巻きかけ角度をオイラーのベルト理論の公式に当てはめて摩擦係数μを算出する。この装置で得られた感光体の表面摩擦係数を、オイラーベルト法による摩擦係数として、感光体の特性を表示することにする。
この装置を用いることにより、感光体表面のオイラーベルト法による静止摩擦係数が求められる。
同図において符号５１は基板、５２は直進モータ、５３はデジタルプッシュプルゲージ、５４は１００ｇの分銅、５５は被測定物としての感光体、５６は紙でできたベルト、５７は牽引用のワイヤをそれぞれ示す。
水平に置いた基板５１の一端近傍に、感光体５５を回転できないように固定し、その上にベルト５６を載せ、ベルト５６の一端にワイヤ５７を介して１００ｇの分銅５４をぶら下げる。したがって、ベルト５６の一端は鉛直方向にＴ０＝１００ｇ重の力が作用している。ベルト５６の他端はワイヤ５７を介してデジタルプッシュプルゲージに接続し、直進モータ５２を働かせて水平方向に引っ張る。この構成において、ベルト５６の感光体５５に対する巻きかけ角度は９０°である。
引く力は、直進モータ５２によって与え、分銅が動き始めるときのワイヤ５７にかかっている力Ｔ１をデジタルプッシュプルゲージ５３によって測る。得られた力Ｔ１と、Ｔ０および巻きかけ角度をオイラーのベルト理論の公式に当てはめて摩擦係数μを算出する。この装置で得られた感光体の表面摩擦係数を、オイラーベルト法による摩擦係数として、感光体の特性を表示することにする。
この装置を用いることにより、感光体表面のオイラーベルト法による静止摩擦係数が求められる。
図４は感光体の表面摩擦係数と弾性体ブレードの反発弾性値によるクリーニング性を示す図である。
同図においてプロットの符号×はクリーニング不良により異常画像発生有り、△は弾性体ブレードを通過するトナーはあるが異常画像無し、○はトナー通過も異常画像の発生も無し、Ｇは良否の境界を示す曲線をそれぞれ示す。
同図において横軸は感光体表面摩擦係数、縦軸は２５℃における弾性体ブレード反発弾性値（％）をそれぞれ示す。
図３に示した装置で測定することにより、種々の摩擦係数の感光体表面を用意し、種々の反発弾性値のブレードと組み合わせてクリーニング性を確認した。
図４において、曲線Ｇはクリーニング性良と不良の境界を示す。この曲線を含み、この曲線より右側（あるいは上側）にある組み合わせならクリーニング性に問題がない。同図の結果を見ると、反発弾性値が３５％（同図における破線）以上で、感光体表面摩擦係数０．５（同図における破線）以上（同図における破線）であれば常にクリーニング性能は満足できる状態であるといえる。反発弾性値をこれより下げた場合、２０％（同図における点線）以上であれば、感光体表面摩擦係数を０．６（同図における点線）以上にすることで同様の効果を得られる。逆に感光体表面摩擦係数を０．４まで下げた場合（同図における一点鎖線）、実用性はともかくブレードの反発弾性値を６０％（同図における一点鎖線）以上とすれば曲線Ｇより上の領域が得られる。
同図においてプロットの符号×はクリーニング不良により異常画像発生有り、△は弾性体ブレードを通過するトナーはあるが異常画像無し、○はトナー通過も異常画像の発生も無し、Ｇは良否の境界を示す曲線をそれぞれ示す。
同図において横軸は感光体表面摩擦係数、縦軸は２５℃における弾性体ブレード反発弾性値（％）をそれぞれ示す。
図３に示した装置で測定することにより、種々の摩擦係数の感光体表面を用意し、種々の反発弾性値のブレードと組み合わせてクリーニング性を確認した。
図４において、曲線Ｇはクリーニング性良と不良の境界を示す。この曲線を含み、この曲線より右側（あるいは上側）にある組み合わせならクリーニング性に問題がない。同図の結果を見ると、反発弾性値が３５％（同図における破線）以上で、感光体表面摩擦係数０．５（同図における破線）以上（同図における破線）であれば常にクリーニング性能は満足できる状態であるといえる。反発弾性値をこれより下げた場合、２０％（同図における点線）以上であれば、感光体表面摩擦係数を０．６（同図における点線）以上にすることで同様の効果を得られる。逆に感光体表面摩擦係数を０．４まで下げた場合（同図における一点鎖線）、実用性はともかくブレードの反発弾性値を６０％（同図における一点鎖線）以上とすれば曲線Ｇより上の領域が得られる。
感光体表面摩擦係数と反発弾性値から得られるクリーニング性良好な領域を一般的な表現で表すことができる。感光体表面摩擦係数を変数ｘとし、反発弾性値を変数ｙ（％）とするとき、同図の曲線を２次式で近似させると、計算過程は省略するが、前記曲線上の３点を用い、３元連立方程式を解くことによって次の実験式が得られる。
ｙ≧５００ｘ２−７００ｘ＋２６０
ただし、０．２９≦ｘ≦０．７
ｘの下限値はｙがほぼ１００％になる値であり、上限値は実験から推定できる範囲でかつ近似した実験式の適用可能な範囲である。
ｙ≧５００ｘ２−７００ｘ＋２６０
ただし、０．２９≦ｘ≦０．７
ｘの下限値はｙがほぼ１００％になる値であり、上限値は実験から推定できる範囲でかつ近似した実験式の適用可能な範囲である。
クリーニング不良の確認手段としては、弾性体ブレードと感光体との当接部下流側に感光体に接触配置される帯電ローラ表面のトナー汚れを所定枚数（本実験では画像面積比５％チャートにおいて１０００枚画像出力を基準）ごとにテープ剥離により捕集し、付着するトナー汚れを目視判定、或いは濃度測定することで判定する手段を用いることとし、その結果を同図に示す。また前述のような接触帯電手段が無い場合には、不織布等を感光体長手方向に接触・押圧させることで、同様にトナー汚れを判定する方法がある。
弾性体ブレード１１に使用される材質としては、従来板状ブレード部材において慣用されている樹脂、例えばウレタン系，スチレン系，オレフィン系，塩化ビニル系，ポリエステル系，ポリアミド系，フッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂の中から適宜選択して用いることができるが、硬度〔ＪＩＳ−Ａ型〕が６０〜８０度、伸びが３００〜３５０％、永久伸びが1.０〜５.０％、３００％モジュラスが１００〜３５０ｋｇ／ｃｍ２の範囲にあるものが好ましく用いられる。厚さは１．５〜３．０ｍｍとすることで感光体に対し十分な押圧力を得ることができる。
図４の測定結果から見て、反発弾性においては３５％以上で良好なクリーニング結果を示しており、前述の弾性体ブレードの感光体当接部の振動による挙動において高反発弾性化を図る事でより応答性が良くなり、より掻き落とし効果が向上する。
本発明では高温高湿環境下における弾性体ブレード振動による鳴き等を懸念し、反発弾性値が２０％以上、好ましくは３５％以上のものを使用する。
図４の測定結果から見て、反発弾性においては３５％以上で良好なクリーニング結果を示しており、前述の弾性体ブレードの感光体当接部の振動による挙動において高反発弾性化を図る事でより応答性が良くなり、より掻き落とし効果が向上する。
本発明では高温高湿環境下における弾性体ブレード振動による鳴き等を懸念し、反発弾性値が２０％以上、好ましくは３５％以上のものを使用する。
一方感光体表面の摩擦係数から見ると、図４の結果から摩擦係数０．５以上でかなりクリーニング性能は向上していることが分かる。測定中の観察においても、弾性体ブレード当接部近傍に堆積していた残留トナーがかなり低減し、クリーニング不良の発生に対する抑止効果もに向上することが確認されている。
本発明では感光体表面の摩擦係数を０．５以上とする。なお、クリーニングブレードの反発弾性値を下げるためには、反発弾性値２０％以上として感光体表面摩擦係数０．６以上にすることが好ましい。
本発明では感光体表面の摩擦係数を０．５以上とする。なお、クリーニングブレードの反発弾性値を下げるためには、反発弾性値２０％以上として感光体表面摩擦係数０．６以上にすることが好ましい。
弾性体ブレード１１は支持部材１０に貼着してクリーニング装置に配設されるが、この支持部材１０については、特に限定はされないが、金属、プラスチック、セラミック等を用いることができる。ある程度の強度が必要な為、金属板がのぞましく、特にＳＵＳ等の鋼板、アルミニウム板、リン青銅板等を用いることが望ましい。
また弾性体ブレードを感光体へ当接させる設定条件であるが、図２における接触角θが５°以上の範囲で用いられる事が望ましい。実験結果を総合すると、弾性体ブレード当接部挙動による効果を挙げるためには接触角１０°以上が効果的で、接触角１０°〜１５°の範囲で使用するのがよい。
また弾性体ブレードを感光体へ当接させる設定条件であるが、図２における接触角θが５°以上の範囲で用いられる事が望ましい。実験結果を総合すると、弾性体ブレード当接部挙動による効果を挙げるためには接触角１０°以上が効果的で、接触角１０°〜１５°の範囲で使用するのがよい。
１ 感光体
２ 帯電装置
４ 現像装置
５ 現像剤
１０ クリーニング装置
１１ クリーニングブレード
１７ 弾性体ブレード
１８ 支持体
２ 帯電装置
４ 現像装置
５ 現像剤
１０ クリーニング装置
１１ クリーニングブレード
１７ 弾性体ブレード
１８ 支持体
Claims (6)
- 回転自在に駆動可能な像担持体、該像担持体の表面を帯電する帯電装置、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光用光学系、現像剤を前記像担持体表面に移動させて前記像担持体上に可視画像を形成する現像装置、前記像担持体表面の前記現像剤を内部に設けた転写ローラ表面に転写する中間転写装置、転写された現像剤を紙上に転写する２次転写部、該紙上にトナー像を定着する定着装置、とを少なくとも備えた画像形成装置における前記像担持体表面に残留した現像剤をクリーニングブレードにより清掃除去するクリーニング装置において、
前記像担持体表面へのトナーによる可視画像形成およびトナー転写後に該像担持体表面に１５Ｎ／ｍ〜４０Ｎ／ｍの圧力で前記クリーニングブレードの先端角部が当接し、前記クリーニングブレードが該像担持体表面に残留するトナーをクリーニングする板状の弾性体ブレードであり、該弾性体ブレードと該弾性体ブレードの支持部と当接力付与部材を含むクリーニング装置であって、前記弾性体ブレードに使用される弾性体の２５℃における反発弾性値をｙ（％）とし、前記像担持体の表面と紙ベルト接触面間のオイラーベルト法による静止状態での表面摩擦係数をｘとするとき、ｘとｙの関係が
ｙ≧５００ｘ２−７００ｘ＋２６０
ただし、０．２９≦ｘ≦０．７
を満足する範囲内で前記弾性体ブレードに使用される前記弾性体の反発弾性値ｙが３５％〜６０％であり、前記表面摩擦係数ｘが０．６であり、前記弾性体ブレードが前記像担持体表面に当接する接触角度が該像担持体の回転方向に対してカウンター方向に１０°〜１５°であることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項１に記載のクリーニング装置において、前記弾性体の硬度がＪＩＳ−Ａ６０〜８０度であることを特徴とするクリーニング装置。
- 請求項１又は２に記載のクリーニング装置において、前記弾性体の厚さが１．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲にあることを特徴とするクリーニング装置。
- 請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクリーニング装置と、該クリーニング装置が前記像担持体表面より掻き取られたトナーの回収ケースと該トナーを該トナーの回収ケース内で搬送するスクリューとを有し、前記像担持体としての感光体と、現像剤を前記像担持体表面に移動させて前記像担持体上に可視画像を形成する前記現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 回転自在に駆動可能な像担持体、該像担持体の表面を帯電する帯電装置、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光用光学系、現像剤を前記像担持体表面に移動させて前記像担持体上に可視画像を形成する現像装置、前記像担持体表面の前記現像剤を内部に設けた転写ローラ表面に転写する中間転写装置、転写された現像剤を紙上に転写する２次転写部、該紙上にトナー像を定着する定着装置、とを少なくとも備えた画像形成装置において、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクリーニング装置、もしくは請求項４記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 回転自在に駆動可能な像担持体、該像担持体の表面を帯電する帯電装置、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光用光学系、現像剤を前記像担持体表面に移動させて前記像担持体上に可視画像を形成する現像装置、前記像担持体表面の前記現像剤を内部に設けた転写ローラ表面に転写する中間転写装置、転写された現像剤を紙上に転写する２次転写部、該紙上にトナー像を定着する定着装置、とを少なくとも備えた画像形成装置における画像形成方法において、前記像担持体の表面と紙ベルト接触面間のオイラーベルト法による静止状態での表面摩擦係数が０．６の前記像担持体表面に、少なくとも母材中に離型成分を含むトナーであって、且つ、該トナーの流動性を示す嵩密度（ＡＤ値）において０．３８５ｇ／ｃｍ３以下のトナーにより画像を形成、前記転写ローラ表面に転写後に前記像担持体表面に残留付着した該トナーを、反発弾性値が２５℃において３５％〜６０％である弾性体を用いた板状の弾性体ブレードの先端角部を前記像担持体表面に１５Ｎ／ｍ〜４０Ｎ／ｍの圧力で当接させ、かつ前記弾性体ブレードが前記像担持体表面に当接する接触角度を前記像担持体の回転方向に対してカウンター方向に１０°〜１５°とすることによって前記像担持体表面をクリーニングするステップを有することを特徴とする画像形成方法。
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