JP6052612B2 - 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

Description

本発明は、クリーニングブレード、並びにこれを用いた電子写真方式の画像形成装置、及びその画像形成装置に対して着脱可能に装着されるプロセスカートリッジに関するものである。

従来、電子写真方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ブレードで構成されている。クリーニングブレードは、弾性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、特許文献１には、弾性ブレードの先端稜線部付近を、弾性ブレードよりも硬い表面層で被覆したクリーニングブレードが記載されている。

上記ポリウレタンなどの弾性ブレードを像担持体に接触させてクリーニングを行う場合、像担持体とクリーニングブレードとの摩擦力により、ブレードの先端が像担持体の移動方向に引っ張られて、所謂スティック・スリップ運動を生じる。この状態でクリーニングをすると、トナーは弾性ブレードと像担持体の間をすり抜けてしまい、クリーニング不良が発生する場合があった。また、トナーやトナーの外添剤を像担持体に擦りつけて、像担持体上に固着物を生成させてしまっていた。

上記特許文献１に記載の弾性ブレードの先端稜線部付近を、弾性ブレードよりも硬い表面層で被覆したクリーニングブレードを用いることで、先端稜線部を高硬度化でき、スティック・スリップ運動を抑制できると考えられる。

しかしながら、上記特許文献１に記載のクリーニングブレードにおいては、表層層の材料である液体の樹脂を、スプレー塗工やディップ塗工により弾性ブレード先端稜線部付近に塗布して表面層を形成している。このように、液体材料を弾性ブレードに付着させて表面層を形成しているため、先端稜線部は表面張力の関係で、被膜が形成されにくい。このため、先端稜線部近傍の塗膜厚が十分に確保されず、先端稜線部を十分に高硬度化できず、微小なスティック・スリップ運動を抑制できなかった。

本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、スティック・スリップ運動を抑制して、クリーニング不良、像担持体上に固着物が生成されるのを抑制することが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、短冊形状の弾性体ブレードで構成され、該弾性体ブレードの先端稜線部を１辺に有し、被清掃体と対向するブレード下面の少なくとも上記先端稜線部付近と、上記先端稜線部を一辺に有し上記弾性ブレードの厚み方向に平行な先端面の少なくとも先端稜線部付近とにそれぞれ弾性ブレードよりも硬い表面層を形成し、前記弾性ブレードの先端稜線部を表面移動する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除去するクリーニングブレードにおいて、前記表面層は、マルテンス硬度が５０［Ｎ／ｍｍ^２］以上６００［Ｎ／ｍｍ^２］以下の樹脂材からなり、前記ブレード下面の前記先端稜線部から２０［μｍ］離れた位置での表面から測定したマルテンス硬度、および、前記ブレード先端面の前記先端稜線部から２０［μｍ］離れた位置での表面から測定したマルテンス硬度が、１．８［Ｎ／ｍｍ^２］以上１２［Ｎ／ｍｍ^２］以下であることを特徴とするものである。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、表面層を形成する樹脂材として、マルテンス硬度が５０以上、６００［Ｎ／ｍｍ^２］以下の樹脂材を用いるのが良いことがわかった。マルテンス硬度が、５０［Ｎ／ｍｍ^２］未満だと、柔らかすぎ表面層により硬度を上げることができず、逆に６００［Ｎ／ｍｍ^２］を超えると、表面層が硬すぎ、表面層に割れなどが生じてしまう。マルテンス硬度が上記範囲の樹脂材を設けることで、表面層により、弾性ブレードの硬度を高めることができる。しかしながら、上述したように、先端稜線部は表面張力の関係で、被膜が形成されにくいため、先端稜線部近傍の塗膜厚が十分に確保されず、先端稜線部を十分に高硬度化できない。しかし、本発明者らは、さらなる鋭意研究を重ねた結果、スティック・スリップ運動は、ブレード下面、ブレード先端面それぞれの先端稜線部から１００μｍ以内の硬さの影響が大きい事がわかった。特に、ブレード下面、ブレード先端面それぞれの先端稜線部から２０μｍ以内の硬さの影響が大きい事がわかった。すなわち、本発明者らの鋭意研究により、先端稜線部の塗膜が不十分であっても、ブレード下面、ブレード先端面それぞれの先端稜線部から２０μｍ以内での硬さが十分であれば、スティック・スリップ運動が生じないことを見出したのである。そして、後述する鋭意実験の結果、ブレード下面の先端稜線部から２０［μｍ］離れた位置でのマルテンス硬度、および、ブレード先端面の先端稜線部から２０［μｍ］離れた位置でのマルテンス硬度が、いずれも１．８［Ｎ／ｍｍ^２］以上１２［Ｎ／ｍｍ^２］以下のとき、スティック・スリップ運動を抑制することができ、良好なクリーニング性を得ることができることがわかった。

本発明によれば、スティック・スリップ運動を抑制し、クリーニング不良、被清掃体上に固着物が生成させるのを抑制することができる。

本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成図。 本発明の実施形態に係るの作像ユニットの概略構成図。 本実施形態に係るクリーニングブレードの斜視図。 本実施形態に係るクリーニングブレードの断面図。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタ５００という）の一実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るプリンタ５００の基本的な構成について説明する。
図１は、プリンタ５００を示す概略構成図である。プリンタ５００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す）用の四つの作像ユニット１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。

四つの作像ユニット１の上方には、中間転写体としての中間転写ベルト１４を備える転写ユニット６０が配置されている。詳細は後述する各作像ユニット１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが備える感光体３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト１４の表面上に重ね合わせて転写される構成である。
また、四つの作像ユニット１の下方に光書込ユニット４０が配設されている。潜像形成手段たる光書込ユニット４０は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、各作像ユニット１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの感光体３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに照射する。これにより、感光体３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上にＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット４０は、光源から発したレーザ光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー４１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに照射するものである。かかる構成のものに代えて、ＬＤＥアレイによる光走査を行うものを採用することもできる。

光書込ユニット４０の下方には、第一給紙カセット１５１、第二給紙カセット１５２が鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット内には、それぞれ、記録媒体である転写紙Ｐが複数枚重ねられた紙束の状態で収容されており、一番上の転写紙Ｐには、第一給紙ローラ１５１ａ、第二給紙ローラ１５２ａがそれぞれ当接している。第一給紙ローラ１５１ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第一給紙カセット１５１内の一番上の転写紙Ｐが、カセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路１５３に向けて排出される。また、第二給紙ローラ１５２ａが図示しない駆動手段によって図１中反時計回りに回転駆動せしめられると、第二給紙カセット１５２内の一番上の転写紙Ｐが、給紙路１５３に向けて排出される。

給紙路１５３内には、複数の搬送ローラ対１５４が配設されている。給紙路１５３に送り込まれた転写紙Ｐは、これら搬送ローラ対１５４のローラ間に挟み込まれながら、給紙路１５３内を図１中下側から上側に向けて搬送される。

給紙路１５３の搬送方向下流側端部には、レジストローラ対５５が配設されている。レジストローラ対５５は、転写紙Ｐを搬送ローラ対１５４から送られてくる転写紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の二次転写ニップに向けて送り出す。

図２は、四つの作像ユニット１のうちの一つの概略構成を示す構成図である。
図２に示すように、作像ユニット１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、帯電ローラ４、現像装置５、一次転写ローラ７、クリーニング装置６、潤滑剤塗布装置１０及び不図示の除電ランプ等が配置されている。帯電ローラ４は、帯電手段としての帯電装置が備える帯電部材であり、現像装置５は、感光体３の表面上に形成された潜像をトナー像化する現像手段である。一次転写ローラ７は、感光体３の表面上のトナー像を中間転写ベルト１４に転写する一次転写手段としての一次転写装置が備える一次転写部材である。クリーニング装置６は、トナー像を中間転写ベルト１４に転写した後の感光体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手段である。潤滑剤塗布装置１０は、クリーニング装置６がクリーニングした後の感光体３の表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段である。不図示の除電ランプは、クリーニング後の感光体３の表面電位を除電する除電手段である。

帯電ローラ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。帯電ローラ４によって一様帯電された感光体３の表面は、潜像形成手段である光書込ユニット４０から画像情報に基づいてレーザ光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の二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の表面上に汲み上げられ、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。

クリーニング装置６は、ファーブラシ１０１、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。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。
潤滑剤塗布装置１０は、固形潤滑剤１０３や潤滑剤加圧スプリング１０３ａ等を備え、固形潤滑剤１０３を感光体３上に塗布する塗布ブラシとしてファーブラシ１０１を用いている。固形潤滑剤１０３は、ブラケット１０３ｂに保持され、潤滑剤加圧スプリング１０３ａによりファーブラシ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ファーブラシ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。感光体への潤滑剤塗布により感光体３表面の摩擦係数が非画像形成時に０．２以下に維持される。なお、潤滑剤塗布装置１０は、無くてもよい。

本実施形態の帯電装置は、帯電ローラ４を感光体３に近接させた非接触の近接配置方式であるが、帯電装置としては、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構成を用いることができる。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。

光書込ユニット４０のレーザ光Ｌの光源や除電ランプ等の光源には、発光物全般を用いることができる。具体的には、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（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）など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。

転写手段たる転写ユニット６０は、中間転写ベルト１４の他、ベルトクリーニングユニット１６２、第一ブラケット６３、第二ブラケット６４などを備えている。また、四つの一次転写ローラ７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、二次転写バックアップローラ６６、駆動ローラ６７、補助ローラ６８、テンションローラ６９なども備えている。中間転写ベルト１４は、これら８つのローラ部材に張架されながら、駆動ローラ６７の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。四つの一次転写ローラ７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト１４を感光体３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ一次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト１４の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト１４は、その無端移動に伴ってＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の一次転写ニップを順次通過していく過程で、そのおもて面に感光体３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像が重ね合わせて一次転写される。これにより、中間転写ベルト１４上に四色重ね合わせトナー像（以下、四色トナー像という）が形成される。

二次転写バックアップローラ６６は、中間転写ベルト１４のループ外側に配設された二次転写ローラ７０との間に中間転写ベルト１４を挟み込んで二次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対５５は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを、中間転写ベルト１４上の四色トナー像に同期させ得るタイミングで、二次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト１４上の四色トナー像は、二次転写バイアスが印加される二次転写ローラ７０と二次転写バックアップローラ６６との間に形成される二次転写電界や、ニップ圧の影響により、二次転写ニップ内で転写紙Ｐに一括二次転写される。そして、転写紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。

二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１４には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット１６２によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット１６２は、ベルトクリーニングブレード１６２ａを中間転写ベルト１４のおもて面に当接させており、これによって中間転写ベルト１４上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。

転写ユニット６０の第一ブラケット６３は、図示しないソレノイドの駆動のオンオフに伴って、補助ローラ６８の回転軸線を中心にして所定の回転角度で揺動するようになっている。プリンタ５００は、モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイドの駆動によって第一ブラケット６３を図中反時計回りに少しだけ回転させる。この回転により、補助ローラ６８の回転軸線を中心にしてＹ，Ｃ，Ｍ用の一次転写ローラ７Ｙ，Ｃ，Ｍを図中反時計回りに公転させることで、中間転写ベルト１４をＹ，Ｃ，Ｍ用の感光体３Ｙ，Ｃ，Ｍから離間させる。そして、四つの作像ユニット１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのうち、Ｋ用の作像ユニット１Ｋだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。これにより、モノクロ画像形成時にＹ，Ｃ，Ｍ用の作像ユニット１を無駄に駆動させることによる作像ユニット１を構成する各部材の消耗を回避することができる。

二次転写ニップの図中上方には、定着ユニット８０が配設されている。この定着ユニット８０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ８１と、定着ベルトユニット８２とを備えている。定着ベルトユニット８２は、定着部材たる定着ベルト８４、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ８３、テンションローラ８５、駆動ローラ８６、図示しない温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト８４を加熱ローラ８３、テンションローラ８５及び駆動ローラ８６によって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト８４は加熱ローラ８３によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト８４の加熱ローラ８３への掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ８１がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ８１と定着ベルト８４とが当接する定着ニップが形成されている。

定着ベルト８４のループ外側には、図示しない温度センサが定着ベルト８４のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト８４の表面温度を検知する。この検知結果は、図示しない定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ８３に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ８１に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。

上述した二次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、中間転写ベルト１４から分離した後、定着ユニット８０内に送られる。そして、定着ユニット８０内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト８４によって加熱され、押圧されることによりフルカラートナー像が転写紙Ｐに定着される。

このようにして定着処理が施された転写紙Ｐは、排紙ローラ対８７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ５００本体の筺体の上面には、スタック部８８が形成されており、排紙ローラ対８７によって機外に排出された転写紙Ｐは、このスタック部８８に順次スタックされる。

転写ユニット６０の上方には、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーを収容する四つのトナーカートリッジ１００Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが配設されている。トナーカートリッジ１００Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ内のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーは、作像ユニット１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの現像装置５Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに適宜供給される。これらトナーカートリッジ１００Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、作像ユニット１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。

次に、プリンタ５００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、帯電ローラ４及び現像ローラ５１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、光書込ユニット４０及び除電ランプなどの光源にも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。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３表面が、帯電ローラ４によって所定の電位に一様帯電される。そして、光書込ユニット４０から画像情報に対応したレーザ光Ｌが感光体３上に照射され、感光体３表面上のレーザ光Ｌが照射された部分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の表面は、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によって摺擦される。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。各作像ユニット１において、同様の作像プロセスが実行され、各作像ユニット１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの各感光体３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面上に各色のトナー像が形成される。
このように、プリンタ５００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。

各感光体３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト１４の表面上で重なるように、順次一次転写される。これにより、中間転写ベルト１４上に四色トナー像が形成される。
中間転写ベルト１４上に形成された四色トナー像は、第一給紙カセット１５１または第二給紙カセット１５２から給紙され、レジストローラ対５５のローラ間を経て、二次転写ニップに給紙される転写紙Ｐに転写される。このとき、転写紙Ｐはレジストローラ対５５に挟まれた状態で一旦停止し、中間転写ベルト１４上の画像先端と同期を取って二次転写ニップに供給される。トナー像が転写された転写紙Ｐは中間転写ベルト１４から分離され、定着ユニット８０へ搬送される。そして、トナー像が転写された転写紙Ｐが定着ユニット８０を通過することにより、熱と圧力の作用でトナー像が転写紙Ｐ上に定着されて、トナー像が定着された転写紙Ｐはプリンタ５００装置外に排出され、スタック部８８にスタックされる。

一方、二次転写ニップで転写紙Ｐにトナー像を転写した中間転写ベルト１４の表面は、ベルトクリーニングユニット１６２によって表面上の転写残トナーが除去される。
また、一次転写ニップで中間転写ベルト１４に各色のトナー像を転写した感光体３の表面は、クリーニング装置６によって転写後の残留トナーが除去され、潤滑剤塗布装置１０によって潤滑剤が塗布された後、除電ランプで除電される。

プリンタ５００の作像ユニット１は、図２に示すように感光体３と、プロセス手段として帯電ローラ４、現像装置５、クリーニング装置６、潤滑剤塗布装置１０などとが枠体２に収められている。そして、作像ユニット１は、プロセスカートリッジとしてプリンタ５００本体から一体的に着脱可能となっている。プリンタ５００では、作像ユニット１がプロセスカートリッジとしての感光体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。しかし、感光体３、帯電ローラ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。

また、本プリンタは、単一色の画像形成が可能となっている。また、図示しない画像読取部で読み取った画像データに基づいて、複写も行うことができるようになっている。

図２は、クリーニングブレード６２の斜視図である。
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、短冊形状の弾性ブレード６２２とで構成されている。また、ブレード先端面６２ａとブレード下面６２ｂには、ブレード長手方向にわたって弾性ブレード６２２よりも硬い樹脂からなる表面層６２３が形成されている。
弾性ブレード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のケースに片持ち支持されている。

弾性ブレード６２２としては、感光体３の偏心や感光体３の表面の微小なうねりなどに追随できるように、高い反発弾性体率を有するものが好ましく、ウレタンゴムなどが好適である。

弾性ブレード６２２は、感光体８との追従性を確保するため、マルテンス硬度が０．６〜１．５［Ｎ／ｍｍ^２］のウレタンゴムが望ましい。ウレタンゴムのマルテンス硬度が１．５［Ｎ／ｍｍ^２］を超えると、柔軟性に乏しくなる。従って、例えば、ホルダー６２１が微小に傾いて取り付けるなどしたときに、クリーニングブレード６２の軸方向一端側と他端側とで当接圧が異なる所謂偏当りしやすくなる。よって、軸方向で均一な当接圧が得にくくなり、クリーニング性が低下するおそれがある。一方、マルテンス硬度が０．６［Ｎ／ｍｍ^２］未満の場合は、重合トナーでもクリーニングできるよう当接圧を高く設定したときに、クリーニングブレード６２が反ってしまう。その結果、クリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃが浮きあがって、クリーニングブレード６２のブレード下面６２ｂが感光体３と当接する所謂腹当たり現象が生じてしまう。腹当たり現象が生じると、クリーニングブレード６２と感光体表面との当接面積が急激に増大する。その結果、クリーニングブレード６２を大きな力で押しつけても逆に当接圧は小さくなり、クリーニング性が低下してしまう。特に先端面に表面層を有する構成では上記の現象が顕著に生じるため、上記の範囲にあることが必要となる。

弾性体ブレードは、２種の異なる材質を積層した、２層構成のタイプも利用することができる。この場合もウレタンゴムのマルテンス硬度は上記範囲が好ましいが、当接側と反当接側で適宜適切な材質を選択することができる。

表面層６２３は、スプレー塗工、ディップ塗工によって、クリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃを被覆する。表面層６２３としては、弾性体ブレード６２２よりも硬度の高い部材を皮膜するのが好ましい。表面層６２３を設けることで、弾性ブレード６２２の先端稜線部近傍での硬度を上げることができ、スティック・スリップを抑制することが可能となる。

表面層６２３の樹脂材としては、マルテンス硬度が５０〜６００［Ｎ／ｍｍ^２］、さらに望ましくは３００〜６００［Ｎ／ｍｍ^２］の樹脂材が好ましい。マルテンス硬度が、５０［Ｎ／ｍｍ^２］未満の樹脂を用いた場合、柔らかすぎて、表面層６２３により硬度を上げることができない。逆に６００［Ｎ／ｍｍ^２］を超える樹脂を用いた場合、表面層６２３が硬すぎ、表面層６２３に割れなどが生じてしまう。マルテンス硬度が、５０〜６００［Ｎ／ｍｍ^２］の樹脂材を用いることにより、先端稜線部６２ｃ付近を、表面層６２３により適度な硬度にすることができ、先端稜線部６２ｃのスティック・スリップ運動が生じるのを抑制することができる。

また、表面層６２３の樹脂材としては、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、先端稜線部６２ｃ付近に付着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。

上記紫外線硬化樹脂としては、官能基当量分子量３５０以下、官能基数３〜６のペンタエリスリトール・トリアクリレートを主要骨格とするモノマーを用いることが好ましい。官能基当量分子量が３５０を越えるか、またはペンタエリスリトール・トリアクリレート骨格以外の材料を用いると、表面層６２３は脆弱になり過ぎるおそれがある。表面層６２３が脆弱になると、クリーニングブレード６２の先端稜線部６２ｃがめくれてしまい、長期にわたるクリーニング性を保持できなくなる。

また、表面層６２３のブレード下面６２ｂの先端稜線部６２ｃから２０［μｍ］離れた位置での層厚と、ブレード先端面６２ａの先端稜線部６２ｃから２０［μｍ］離れた位置での層厚とが、０．４〜５．５［μｍ］が好適である。０．４μｍよりも小さいとどんなに硬い樹脂でもスティック・スリップ抑制効果がなくなる。５．５［μｍ］よりも大きいと表面層６２３に割れが生じてしまうおそれがある。

また、表面層６２３を塗工する際は、先端稜線部近傍の膜厚を確保するために低沸点の溶媒を用いてスプレー塗工することが好適であり、沸点は７５℃以下が好ましく、より好ましくは６６℃以下である。これにより樹脂溶液が弾性ブレード６２２に塗工された際、溶媒が揮発し、先端稜線部近傍から平面部に寄らない。よって、先端稜線部６２ｃ近傍の塗膜厚が十分に確保でき、先端稜線部６２ｃの高硬度化が可能となる。

また、弾性ブレード６２２の先端稜線部６２ｃに含浸処理を施してもよい。弾性ブレード６２２の先端稜線部６２ｃへの含浸処理は、スプレー塗工や浸漬塗工によって、フッ素系アクリルモノマーを含む紫外線硬化樹脂などを含浸させることで可能である。これにより、当接する弾性ブレード６２２の先端稜線部６２ｃが感光体３表面移動方向に変形するのを抑制することができる。さらに、経時表面層摩耗によって内部が露出したときも内部への含浸作用により、同様に変形（めくれやスティック・スリップ運動）を抑制することができる。

スプレー塗工やディップ塗工のように、液体の材料を付着させて表面層６２３を形成しているため、先端稜線部６２ｃは表面張力の関係で、図４に示すように、被膜が形成されにくい。このため、先端稜線部６２ｃには、十分な膜厚の表面層６２３を形成できない。しかし、先端稜線部の挙動（スティック・スリップ運動）は、先端稜線部６２ｃから１００［μｍ］以内のブレード下面６２ｂとブレード先端面６２ａとの硬さの影響が大きい事がわかった。特に、先端稜線部から２０［μｍ］以内のブレード下面６２ｂとブレード先端面６２ａとの硬さの影響が大きい事がわかった。

また、ＩＳＯ１４５７７−１に記載されているマルテンス硬度を、先端稜線部から２０［μｍ］以内の硬さの指標として用いるのが好ましい。マルテンス硬度は試験荷重に対する押し込み深さの曲線から得られる値であり、試験深さを非常に小さくした場合、ブレードと感光体３の摩擦力に対する先端稜線部６２ｃの変形量と対応する。従って、マルテンス硬度を先端稜線部から２０［μｍ］以内の硬さの指標として用いることで先端稜線部６２ｃのめくれ度合を評価でき、先端稜線部６２ｃがスティック・スリップ運動するか否かの評価に用いることができる。そこで、本発明らは、検証実験を行なって、スティック・スリップ運動が抑制される最適な先端稜線部から２０［μｍ］のマルテンス硬度について、調べた。以下、この検証実験について、説明する。

［検証実験］
検証実験は、弾性ブレード６２２の材質、表面層６２３の材質などをそれぞれ変化させて、耐久試験を行った。

［弾性ブレード］
弾性ブレード６２２としては、２５［℃］における物性が以下の物性となっている２つのウレタンゴムを用意した。
ウレタンゴム１：マルテンス硬度０．８［Ｎ／ｍｍ^２］（東洋ゴム工業製）
ウレタンゴム２：２層構成、当接面側マルテンス硬度１．５［Ｎ／ｍｍ^２］、反当接面側マルテンス硬度０．６［Ｎ／ｍｍ^２］（東洋ゴム工業製）

ウレタンゴムのマルテンス硬度は、押し込み荷重１［ｍＮ］、押し込み時間１０［ｓ］で測定を行った。

［表面層材料］
表面層６２３の形成処理に用いる硬化材料としては、以下の硬化材料１〜５のものを用いた。
＜硬化材料１＞
紫外線硬化樹脂：ダイセルサイテック ＰＥＴＩＡ ２０部
マルテンス硬度：３８８［Ｎ／ｍｍ^２］
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 ２部
溶媒 ：テトラヒドラフラン ７８部 沸点６６℃
＜硬化材料２＞
紫外線硬化樹脂：ダイセルサイテック ＤＰＨＡ ２０部
マルテンス硬度：４６３［Ｎ／ｍｍ^２］
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 ２部
溶媒 ：テトラヒドラフラン ７８部 沸点６６℃
＜硬化材料３＞
紫外線硬化樹脂：ダイセルサイテック ＰＥＴＩＡ ２０部
マルテンス硬度：３８８［Ｎ／ｍｍ^２］
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 ２部
溶媒 ：シクロヘキサノン ７８部 沸点１５６℃
＜硬化材料４＞
紫外線硬化樹脂：ダイセルサイテック ＤＰＨＡ ２０部
マルテンス硬度：４６３［Ｎ／ｍｍ^２］
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 ２部
溶媒 ：シクロヘキサノン ７８部 沸点１５６℃
＜硬化材料５＞
紫外線硬化樹脂：ダイセルサイテック ＰＥＴＩＡ ２０部
マルテンス硬度：３８８［Ｎ／ｍｍ^２］
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 ２部
溶媒 ：２−ブタノン ７８部 沸点８０℃
＜硬化材料６＞
紫外線硬化樹脂：ダイセルサイテック ＤＰＨＡ ２０部
マルテンス硬度：４６３［Ｎ／ｍｍ^２］
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 ２部
溶媒 ：２−ブタノン ７８部 沸点８０℃

紫外線硬化樹脂としてペンタエリスリトール・トリアクリレート（ダイセルサイテック社製；ＰＥＴＩＡ）の構造式を下記の化１に示す。

紫外線効果樹脂としてジペンタエリスリトール・トリアクリレート（ダイセルサイテック社製；ＤＰＨＡ）の構造式を下記の化２に示す。

このように、検証実験では、表面層を形成する硬化材料として、官能基当量分子量３５０以下、官能基数３〜６のペンタエリスリトール・トリアクリレートを主要骨格として有したアクリレート材料であるＰＥＴＩＡ、ＤＰＨＡを用いた。

次に、検証実験を行った画像形成装置の構成について説明する。
上記ウレタンゴム１〜２のいずれかを用いて厚さ１．８［ｍｍ］の短冊形状の弾性体ブレードを作製し、スプレー塗工法により各硬化樹脂材料材料の表面層を形成した。表面層の形成は具体的には、まずスプレー塗工によりブレード下面に１０［ｍｍ／ｓ］のスプレーガン移動速度にて所定の層厚になるように塗工を行った。ブレード先端面にも同様に塗工を行った。その後３分間指触乾燥を行い、紫外線露光（１４０［Ｗ／ｃｍ］×５［ｍ／ｍｉｎ］×５パス）を行った。なお、このときスプレー塗工により表面層を形成する領域はマスキングテープにより制限して塗工を行った。

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。

また、ブレード下面およびブレード先端面の先端稜線部から２０［μｍ］の位置のマルテンス硬度は、ＦＩＳＣＨＥＲ製微小硬さ試験機ＦＩＳＣＨＥＲＳＣＯＰＥ ＨＭ２０００を用いて、押し込み荷重：２ｍＮ、押し込み時間：１０ｓで測定を行った。また、測定には、ビッカース四角錘圧子を用いた。

表面層が形成された弾性ブレードをリコー製カラー複合機 ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ５００１（図１と同様の構成）に搭載できる板金ホルダーに接着剤により固定し、実施例１〜４、比較例１〜５のクリーニングブレードとした。これを２０ｍｍの長さに切り取り、平板状の像担持体と摺擦させ、そのときのスティック・スリップの発生状態を高速度カメラで確認した。測定条件は以下の通りである。
食い込み量：０．８ｍｍ
当接角度：２０°
像担持体移動速度：０．１ｍｍ／ｓ

次に、実施例１〜４、比較例１〜５のクリーニングブレードをリコー製カラー複合機 ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ５００１に搭載し、これらクリーニングブレードを用いて、実験室環境：２１［℃］・６５［％ＲＨ］、通紙条件：画像面積率５％チャートを３プリント／ジョブで、2，５００枚（Ａ４横）行い、像担持体上の付着物の有無で評価した。

像担持体上の付着物の有無で評価には、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）

実施例、比較例の検証実験の結果を表１に示す。

表１に示すように、ブレード下面の先端稜線部から２０［μｍ］の箇所のマルテンス硬度、および、ブレード先端面の先端稜線部から２０［μｍ］の箇所のマルテンス硬度が、いずれも１．８［Ｎ／ｍｍ^２］〜１２［Ｎ／ｍｍ^２］を満たす実施例１〜４は、スティック・スリップ運動が確認されず、像担持体表面に付着物も確認されなかった。一方、ブレード下面およびブレード先端面のいずれかのマルテンス硬度が、１．８［Ｎ／ｍｍ^２］を下回る比較例１〜５においては、いずれも、スティック・スリップ運動が確認された。また、像担持体表面に付着物の発生も確認された。また、実施例１〜実施例４のクリーニングブレードにおいては、クリーニング不良も確認されなかった。

ブレード下面の先端稜線部から２０［μｍ］の箇所のマルテンス硬度、および、ブレード先端面の先端稜線部から２０［μｍ］の箇所のマルテンス硬度が大きすぎると、先端稜線部６２ｃが硬くなりすぎる。その結果、感光体３が偏心していたり、感光体表面に微小なうねりがあったりした場合、クリーニングブレードの先端稜線部６２ｃの像担持体表面への追随性が低下してしまうと考えられる。その結果、感光体表面に当接するクリーニングブレード６２の長手方向で当接圧が変動し、クリーニング性が低下する。しかし、実施例２においては、クリーニング不良は、確認できなかった。従って、少なくとも、ブレード下面およびブレード先端面のマルテンス硬度が１２［Ｎ／ｍｍ^２］以下であれば、像担持体表面への追随性が低下することなく、良好にクリーニングできることが確認された。

また、表面層の膜厚が厚くなりすぎると、割れが発生するおそれがある。しかしながら、検証実験後の実施例２のクリーニングブレードを観察したが、割れが発生していなかった。このことから、少なくとも、表面層の膜厚を５．５［μｍ］以下にすれば、表面層の割れが発生しないことが確認された。

また、実施例１〜４では、沸点が６６℃の溶剤を用いた硬化樹脂１または２を用いたことで、先端稜線部近傍の塗膜厚を十分に確保でき、先端稜線部から２０［μｍ］の箇所の膜厚を、０．４［μｍ］以上にすることができた。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、以下の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
短冊形状の弾性体ブレード６２２で構成され、弾性体ブレード６２２の先端稜線部６２ａを１辺に有し、感光体３などの被清掃体と対向するブレード下面６２ｂの少なくとも先端稜線部付近と、先端稜線部６２ｃを一辺に有し弾性ブレード６２２の厚み方向に平行な先端面６２ａの少なくとも先端稜線部付近とにそれぞれ弾性ブレード６２２よりも硬い表面層６２３を有し、弾性ブレード６２２の先端稜線部６２ｃを表面移動する被清掃部材の表面に当接して、被清掃部材表面から粉体を除去するクリーニングブレード６２において、表面層６２３は、マルテンス硬度が５０［Ｎ／ｍｍ^２］以上６００［Ｎ／ｍｍ^２］以下の樹脂材からなり、ブレード下面６２ｂの先端稜線部６２ｃから２０［μｍ］離れた位置での表面から測定したマルテンス硬度、および、ブレード先端面６２ａの先端稜線部６２ｃから２０［μｍ］離れた位置での表面から測定したマルテンス硬度が、１．８［Ｎ／ｍｍ^２］以上１２［Ｎ／ｍｍ^２］以下である。
かかる構成を備えることで、検証実験で説明したように、スティック・スリップ運動を抑制することができる。

（態様２）
また、（態様１）において、表面層６２２は、沸点７５℃以下の溶剤が含有された塗料を弾性ブレード６２２にスプレー塗工することで形成される。
かかる構成を有することで、実施形態で説明したように、先端稜線部６２ｃ近傍の塗膜厚を十分に確保でき、先端稜線部６２ｃ高硬度化が可能となる。

（態様３）
また、（態様１）または（態様２）において、表面層６２３は少なくとも紫外線硬化樹脂を含む。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、先端稜線部６２ｃ付近に付着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。

（態様４）
また、（態様１）乃至（態様３）いずれかにおいて、ブレード下面６２ｂの先端稜線部６２ｃから２０［μｍ］離れた位置での表面層厚さ、および、ブレード先端面６２ａの先端稜線部６２ｃから２０［μｍ］離れた位置での表面層厚さが、０．４［μｍ］以上、５．５［μｍ］以下である。
かかる構成を備えることで、検証実験で説明したように、スティック・スリップ抑制効果を得ることができ、かつ、表面層６２３に割れの発生を抑制することができる。

（態様５）
（態様１）乃至（態様４）のいずれかにおいて、弾性ブレード６２２として、マルテンス硬度が０．６［Ｎ／ｍｍ^２］以上１．５［Ｎ／ｍｍ^２］以下のウレタンゴムを用いた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、感光体などの被清掃体に偏心などあっても、柔軟にクリーニングブレード６２が変形して、所定の当接圧を維持することができ、良好なクリーニング性を維持することができる。

（態様６）
また、（態様１）乃至（態様５）のいずれかにおいて、弾性ブレードとして、異なる２種類のウレタン基を含むゴムを積層したものを用いた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、当接側と反当接側で適宜適切な材質を選択することができる。

（態様７）
また、感光体３等の像担持体と、像担持体表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、像担持体表面のトナー像を被転写体に転写する転写手段と、像担持体表面に当接して像担持体表面に付着した残トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段を備えた画像形成装置において、クリーニングブレードとして上記（態様１）乃至（態様６）いずれかに記載の態様のクリーニングブレードを用いる。これによれば、上記実施形態に説明したように、良好なクリーニング性能を得ることができ、また、感光体３への付着物の発生を抑制できる。これにより、良質な画像を得ることができる。

（態様８）
像担持体と、少なくとも該像担持体の表面に付着した残トナーを除去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、クリーニングブレードとして上記（態様１）乃至（態様６）いずれかに記載の態様のクリーニングブレードを用いる。
これによれば、上記実施形態に説明したように、感光体の付着物の発生を抑制でき、かつ、良好なクリーニング性を得ることができる。また、プロセスカートリッジの形態を取ることで、操作性を向上できる。

１ プロセスカートリッジ
３ 感光体
４ 帯電装置
５ 現像装置
６ クリーニング装置
７ 転写装置
１０ 潤滑剤塗布装置
１４ 転写ベルト
５１ 現像ローラ
５２ 供給スクリュ
５３ 攪拌スクリュ
５４ ドクタ
６０ 転写ユニット
６２ クリーニングブレード
６２ａ ブレード先端面
６２ｂ ブレード下面
６２ｃ 稜線部（直角）
６２ｄ 稜線部（鈍角、下面側）
６２ｅ 稜線部（鈍角、先端面側）
８０ 定着ユニット
１０１ ファーブラシ
１０３ 固形潤滑剤
１２３ 像担持体
６２１ ホルダー
６２２ 弾性体ブレード
６２３ 表面層

特開２０１２−０８３７２９号公報

Claims (8)

1. 短冊形状の弾性体ブレードで構成され、該弾性体ブレードの先端稜線部を１辺に有し、被清掃体と対向するブレード下面の少なくとも上記先端稜線部付近と、上記先端稜線部を一辺に有し上記弾性ブレードの厚み方向に平行な先端面の少なくとも先端稜線部付近とにそれぞれ弾性ブレードよりも硬い表面層を形成し、前記弾性ブレードの先端稜線部を表面移動する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除去するクリーニングブレードにおいて、
   前記表面層は、マルテンス硬度が５０［Ｎ／ｍｍ^２］以上６００［Ｎ／ｍｍ^２］以下の樹脂材からなり、
   前記ブレード下面の前記先端稜線部から２０［μｍ］離れた位置での表面から測定したマルテンス硬度、および、前記ブレード先端面の前記先端稜線部から２０［μｍ］離れた位置での表面から測定したマルテンス硬度が、１．８［Ｎ／ｍｍ^２］以上１２［Ｎ／ｍｍ^２］以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
2. 請求項１に記載のクリーニングブレードにおいて、
   前記表面層は、沸点７５℃以下の溶剤が含有された塗料を前記弾性ブレードにスプレー塗工することで形成されることを特徴とするクリーニングブレード。
3. 請求項１または２に記載のクリーニングブレードにおいて、
   前記表面層は少なくとも紫外線硬化樹脂を含むことを特徴とするクリーニングブレード。
4. 請求項１乃至３いずれかに記載のクリーニングブレードにおいて、
   前記ブレード下面の前記先端稜線部から２０［μｍ］離れた位置での表面層厚さ、および、前記ブレード先端面の前記先端稜線部から２０［μｍ］離れた位置での表面層厚さが、０．４［μｍ］以上、５．５［μｍ］以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
5. 請求項１乃至４いずれかに記載のクリーニングブレードにおいて、
   前記弾性ブレードとして、マルテンス硬度が０．６［Ｎ／ｍｍ^２］以上１．５［Ｎ／ｍｍ^２］以下のウレタンゴムを用いたことを特徴とするクリーニングブレード。
6. 請求項１乃至５いずれかに記載のクリーニングブレードにおいて、
   前記弾性ブレードとして、異なる２種類のウレタン基を含むゴムを積層したものを用いたことを特徴とするクリーニングンブレード。
7. 表面移動部材である像担持体上に形成した画像を最終的に記録媒体に転移させる画像形成装置において、
   上記像担持体の表面に接触し、その表面上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング部材として、請求項１乃至６いずれかに記載のクリーニングブレードを用いることを特徴とする画像形成装置。
8. 像担持体と、少なくとも該像担持体の表面に付着した残トナーを除去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、
   上記クリーニングブレードとして、請求項１乃至６いずれかに記載のクリーニングブレードを用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。

Images