JP6292472B2 - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
なお、本発明の技術思想の範囲内において、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1に示すように、画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体1には、トナー像を作像する作像部を備えている。作像部は、入力画像情報に基づいたレーザ光を発する露光部(書込み部)2を有している。また、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応したプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BK、現像装置23Y、23M、23C、23BK、トナー補給部32Y、32M、32C、32BKなどで構成されている。
また、装置本体1の上部には、原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部55、原稿Dを原稿読込部55に搬送する原稿搬送部51を備えている。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
露光部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、フォトセンサ41(図2を参照できる。)との対向位置を通過した後に、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング装置29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ61aにより給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像装置及びトナー補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。
図2に示すように、プロセスカートリッジ20には、像担持体としての感光体ドラム21と、帯電部22と、クリーニング装置25と、潤滑剤供給装置45とがケース26に一体的に収納されている。そして、プロセスカートリッジ20は、装置本体1に対して所定の交換サイクルにて交換される。同様に、現像装置23も、装置本体1 に対して所定の交換サイクルにて交換される。
像担持体としての感光体ドラム21は、一般的に負帯電性の有機感光体が用いられる。感光体の感光層は単層型、積層型どちらでも良い。必要に応じて、基体と感光送の間に中間層を設けてもよく、また際表面に表面層を設けてもよい。本実施形態においては、感光体の表面層を設けることが好ましく、表面層は少なくともアクリル硬化樹脂を含有していることが好ましい。このとき、表面層はアクリル硬化樹脂以外には、電荷輸送物質や金属酸化物微粒子などを混合してもよい。アクリル硬化樹脂は、市販のアクリルモノマーを紫外線硬化することによって得られる。
本実施形態においては、感光体ドラム21を線速600[mm/sec]以上の高速回転させて、高速印刷可能な構成としている。
図2に示すように、帯電部22は、コの字状の金属板の中央にコロナワイヤが張設された帯電チャージャである。帯電部22のコロナワイヤには不図示の電源部から所定の電圧(帯電バイアス)が印加されて、コロナチャージにより対向する感光体ドラム21の表面を一様に帯電する。また、帯電部22は、感光体ドラム21に対向する対向面に、金属材料からなるグリット板を設置することもできる。
現像装置(現像部)23は、主として、感光体ドラム21に対向する現像ローラ23aと、現像ローラ23aに対向する第1搬送スクリュ23bと、仕切部材23eを介して第1搬送スクリュ23bに対向する第2搬送スクリュ23cとを備えている。また、現像ローラ23aに対向するドクターブレード23dも備えている。現像ローラ23aは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ23a(スリーブ)上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ23a上に現像剤Gが担持されることになる。
トナーTは、画質向上のために、円形度が0 .98以上の球形トナーを使用している。「円形度」は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(東亜医用電子社製)により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に、分散剤として界面活性剤(好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩である。)を0.1〜0.5ml加える。さらに測定試料( トナー)を0.1〜0.5g程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理する。そして、分散液濃度が3000〜10000個/μlとなるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。
潤滑剤供給装置45は、感光体ドラム21に摺接するブラシ毛が周設されて感光体ドラム21上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ローラ45b(潤滑剤供給ブラシローラ)と、潤滑剤供給ローラ45bに当接する固形潤滑剤45cとを備えている。また、固形潤滑剤45cを潤滑剤供給ローラ45bに向けて付勢する圧縮スプリング45d、感光体ドラム21に当接して感光体ドラム21上に供給された潤滑剤を薄層化する薄層化ブレード45a( 塗布ブレード)等も備えている。潤滑剤供給装置45は、クリーニング装置25(クリーニングブレード62)に対して感光体ドラム21の回転方向下流側(走行方向下流側)であって、帯電部22に対して感光体ドラム21の回転方向上流側に配設されている。
潤滑剤供給装置45によって潤滑剤を感光体ドラム21表面に塗布して、感光体ドラム21上におけるトナー剥離性(除去性)を向上することで、クリーニング不良の発生が抑止される。
クリーニング装置25は、感光体ドラム21に当接して感光体ドラム21表面をクリーニングするクリーニングブレード62、感光体ドラム21に摺接するブラシ毛が周設されたクリーニングローラ25b(クリーニングブラシ)、等で構成される。
クリーニングブレード62は、感光体ドラム21表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム21上に付着する未転写トナー等の付着物が機械的に掻き取られてクリーニング装置25内に回収されることになる。
図3は、クリーニングブレード62の斜視図であり、図4は、クリーニングブレード62の拡大断面図である。
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621と、短冊形状の弾性ブレード622とで構成されている。ホルダ621は、弾性ブレード622を固定し得るものであれば材質は問わない。弾性ブレード622は、高い反発弾性体率を有するものが好ましく、ポリウレタンなどが好適である。
しかし、これらの提案で用いられているクリーニングブレードは、高硬度化した反面、感光体ドラム21の細やかな振動に対する追従性が低下しクリーニング不良が発生しやすい。感光体ドラム21を線速600[mm/sec]以上の高速回転させて、高速印刷可能な構成とした場合、感光体ドラム21が細やかに振動するため、高速化した画像形成装置においては、クリーニング性能は十分ではなかった。
<コーティング液1>
樹脂1:新中村化学工業株式会社製、A−DCP・・・100質量部
樹脂2:ダイキン社製、OPTOOL DAC−HP)・・・2.5質量部
重合開始剤:チバ・スペシャリティーケミカルズ社製、イルガキュア184
・・・1.5質量部
溶媒:シクロヘキサノン・・・400質量部
樹脂1:ダイセルサイテック社製、DPHA・・・100質量部
樹脂2:ダイキン社製、OPTOOL DAC−HP・・・2.5質量部
重合開始剤:チバ・スペシャリティーケミカルズ社製、イルガキュア184)
・・・1.5質量部
溶媒:シクロヘキサノン・・・900質量部
コーティング液2の溶媒をシクロヘキサン450質量部、テトラヒドロフラン450部に変更した以外はコーティング液2と同様に作製した。
コーティング液2の溶媒をテトラヒドロフラン900部に変更した以外はコーティング液2と同様に作製した。
<クリーニングブレード1>
弾性ブレードは、JIS-A硬度73、反発弾性率17%、マルテンス硬度0.6[N/mm2]の単層ウレタンゴムを用いた。ウレタンゴムのJIS−A硬度は、島津製作所製デュロメーターを用いて測定した。試料は厚さ12[mm]以上となるように約2[mm]のシートを重ね合わせたものとした。
ウレタンゴムの反発弾性率は、東洋精機製作所製No.221レジリエンステスタを用い、JIS K6255に準じて測定した。試料は厚さ4[mm]以上となるように約2[mm]のシートを重ね合わせたものとした。
ウレタンゴムのマルテンス硬度は、フィシャー・インストルメンツ社製、微小硬度計 HM−2000を用いて、ビッカース圧子1.0[mN]の力で10秒で押し込み、5秒保持し、1.0[mN]の力で10秒間で抜き計測した。
クリーニングブレード1の作製方法において、ブレード下面62bを塗工する際のスプレーガンからの吐出速度を0.08[cc/分]に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様にしてクリーニングブレード2を作製した。
クリーニングブレード1の作製方法において、コーティング液に浸漬させる時間を180秒に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様にしてクリーニングブレード3を作製した。
クリーニングブレード1の作製方法において、コーティング液1で浸漬する工程を行わなかったこと以外は、クリーニングブレード1と同様にしてクリーニングブレード4を作製した。
クリーニングブレード4の作製方法において、ウレタンゴムのホルダ621からの突き出し長さLを10[mm]にして、ブレード下面62bにスプレー塗工する際のマスキングの開始位置が、先端稜線部62cか5.5[mm]離れた場所であること以外は、クリーニングブレード4と同様にしてクリーニングブレード5を作製した。
クリーニングブレード1の作製方法において、ブレード下面62bを塗工する際のスプレーガンからの吐出速度を0.04[cc/分]に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様にしてクリーニングブレード6を作製した。
クリーニングブレード1の作製方法において、コーティング液に浸漬させる時間を15分に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様にしてクリーニングブレード7を作製した。
クリーニングブレード1の作製方法において、ブレード下面を塗工する際のスプレーガンからの吐出速度を0.12[cc/分]、スプレーガンのガン先からウレタンゴムまでの距離は60[mm]とし、マスキングしなかったこと以外は、クリーニングブレード1と同様にしてクリーニングブレード8を作製した。
クリーニングブレード1の作製方法において、ブレード下面62bにスプレー塗工する際のマスキングの開始位置が、先端稜線部62cから4.5[mm]離れた場所であること以外は、クリーニングブレード1と同様にしてクリーニングブレード9を作製した。
クリーニングブレード1の作製方法において、ウレタンゴムのホルダ621からの突き出し長さLを4[mm]にして、ブレード下面62bにスプレー塗工する際のマスキングの開始位置が、先端稜線部62cから2.5[mm]離れた場所であること以外は、クリーニングブレード4と同様にしてクリーニングブレード10を作製した。
クリーニングブレード1の作製方法において、ウレタンゴムのホルダ621からの突き出し長さLを4[mm]にして、ブレード下面62bにスプレー塗工する際にマスキングしなかったこと以外は、クリーニングブレード1と同様にしてクリーニングブレード11を作製した。
また、クリーニングブレード10、11のブレード下面62bの先端稜線部62c(エッジ)から20[μm]、200[μm]、300[μm]、500[μm]、1000[μm]、2000[μm]、3000[μm]、の位置でマルテンス硬度の測定を行った。
マルテンス硬度は、フィシャー・インストルメンツ社製、微小硬度計 HM−2000を用いて、ビッカース圧子1.0[mN]の力で10秒で押し込み、5秒保持し、1.0[mN]の力で10秒間で抜き計測した。その結果を表1、表2に示す。
(態様1)
剛性体のホルダ621に固定された短冊形状の弾性ブレード622などの弾性体の先端稜線部62cが感光体ドラム21などの被清掃部材表面に接触して、被清掃部材表面をクリーニングするクリーニングブレードにおいて、弾性体のホルダ621から突き出している長さをLとしたとき、L≧4[mm]とし、先端稜線部62cから(L/2)までのマルテンス硬度を、1.0[N/mm2]以上、10[N/mm2]以下、先端稜線部62cから(L/2)よりも離れたところのマルテンス硬度を、0.3[N/mm2]以上、0.8[N/mm2]以下とした。
(態様1)によれば、上述した検証実験で示したように、クリーニングブレードのマルテンス硬度のプロファイルを上記のようにすることで、異音の発生、先端稜線部のめくれが発生せず、ブレード磨耗も抑制できた。また、高速で感光体ドラム21などの清掃部材を回転させたときも、感光体表面に良好に追従し、良好なクリーニング性を得ることができた。
(態様1)において、先端稜線部62cから(L/2)までのマルテンス硬度を、1.0[N/mm2]以上、5[N/mm2]以下とした。
かかる構成とすることで、先端稜線部62cから(L/2)までのマルテンス硬度を、1.0[N/mm2]以上、10[N/mm2]以下としたものに比べて、磨耗を抑制することができ、寿命を延ばすことができる。
(態様1)または(態様2)において、マルテンス硬度の最大値は、先端稜線部62cから500[μm]までの間に存在する。
かかる構成とすることで、検証実験で説明したように、先端稜線部62c付近を硬くすることができ、めくれやブレード磨耗を良好に抑制できる。
(態様1)乃至(態様3)において、弾性ブレード622などの弾性体は、ポリウレタンゴムとアクリル硬化樹脂とが混合された含浸部62dなどの混合部を有する。
かかる構成とすることで、アクリル硬化樹脂を含有する部分の硬度を、ポリウレタンゴムのみからなる部分の硬度よりも高くすることができ、(態様1)の硬度プロファイルにすることができる。
(態様4)において、アクリル硬化樹脂が、フッ素系アクリルモノマーを含む。
フッ素系アクリルモノマーを含むことで、フッ素による潤滑効果を得ることができ、感光体ドラム表面との摩擦を低減でき、めくれやブレード磨耗を抑制することができる。
感光体ドラム21などの像担持体と、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を備え、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、クリーニング部材として、(態様1)乃至(態様5)いずれかに記載のクリーニングブレードを用いる。
かかる構成を備えることで、感光体ドラムなどの像担持体の表面速度を速くしても、経時にわたり良好なクリーニング性を維持することができる。これにより、画像形成速度を上げても経時にわたり良好な画像を維持することができる。
感光体ドラム21などの像担持体と、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を備え、画像形成装置に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジ20において、クリーニング部材として、(態様1)乃至(態様5)のいずれかのクリーニングブレードを用いる。
かかる構成を備えることで、感光体ドラムなどの像担持体の表面速度を速くしても、経時にわたり良好なクリーニング性を維持することができる。これにより、画像形成速度を上げても経時にわたり良好な画像を維持することができる。
21 :感光体ドラム
25:クリーニング装置
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:先端稜線部
62d:含浸部
621:ホルダ
622:弾性ブレード
623:表面層
Claims (6)
- 像担持体と、
剛性体のホルダに固定された短冊形状の弾性体の先端稜線部が前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クリーニングブレードとを備え、
前記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、
前記弾性体の前記剛性体のホルダから突き出している長さをLとしたとき、
L≧4[mm]とし、
前記先端稜線部から(L/2)までのマルテンス硬度を、1.0[N/mm2]以上、10[N/mm2]以下、(L/2)よりも離れたところのマルテンス硬度を、0.3[N/mm2]以上、0.8[N/mm2]以下とし、
前記像担持体の線速が、600[mm/sec]以上であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
前記先端稜線部から(L/2)までのマルテンス硬度を、1.0[N/mm2]以上、5[N/mm2]以下としたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または2に記載の画像形成装置において、
マルテンス硬度の最大値が、前記先端稜線部から500[μm]までの間に存在することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3いずれかに記載の画像形成装置において、
前記弾性体は、ポリウレタンゴムとアクリル硬化樹脂とが混合された混合部を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4に記載の画像形成装置において、
前記アクリル硬化樹脂が、フッ素系アクリルモノマーを含むことを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、
剛性体のホルダに固定された短冊形状の弾性体の先端稜線部が前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クリーニングブレードとを備え、画像形成装置に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
前記弾性体の前記剛性体のホルダから突き出している長さをLとしたとき、
L≧4[mm]とし、
前記先端稜線部から(L/2)までのマルテンス硬度を、1.0[N/mm 2 ]以上、10[N/mm 2 ]以下、(L/2)よりも離れたところのマルテンス硬度を、0.3[N/mm 2 ]以上、0.8[N/mm 2 ]以下とし、
前記像担持体の線速が、600[mm/sec]以上であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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