JPH04352186A - クリーニングブレード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機などの
画像形成装置に装備されている像担持体上の残留トナー
を除去する如く設けられたクリーニング装置のクリーニ
ングブレードに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機などの画像形成装置にお
いては、感光体ドラムあるいはその他の像担持体上に静
電潜像を形成した後、その静電潜像を現像手段により現
像し、これを転写材に転写することにより、転写材上に
画像を形成するものとなっている。上記の転写を行なう
際に、像担持体上から転写材上に転写されずに像担持体
上に残留するトナーが存在する。この残留トナーを除去
するためにクリーニング装置が設けられている。

【０００３】図５は特開昭６２ー２７０９８８号公報に
開示されている従来の残留トナー除去用クリーニング装
置から引用して示す図である。図５に示すように、感光
体ドラム１０１の外周面に対し、金属薄片ブレード１０
２の先端部が、同ドラム１０１の回転方向（矢印方向）
に対して逆らう向きで接触する如く配置されている。か
かる装置の場合、ブレード厚みは０．０１〜０．３ｍｍ
であり、ブレード先端の長さは、１〜１５ｍｍ，当接角
度は２〜４５度の範囲，ブレード１０２の感光体ドラム
１０１に対する圧接力は１０〜２０００ｇの範囲に設定
されているのが普通である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した金属薄片ブレ
ード１０２は、従来広く使用されてきたゴムブレードに
比べて摩耗が少なく、しかも感光体ドラム１０１に長期
間接触させても、いわゆる「へたり」を生じ難いという
利点を有する。

【０００５】しかし金属製ブレードは、ゴムブレードに
比較してその機械的性質が大きく異なるため、従来広く
用いられてきたゴムブレードに適用される諸条件をその
まま適用しても、その性能を十分に発揮できない。

【０００６】一般にクリーニングブレードで像担持体上
の残留トナーを除去しようとした場合、良好なクリーニ
ングを行なうためには、ブレードエッジをその全幅に亙
って像担持体上に確実に接触させることが必要となる。 しかし、金属製ブレードにおいては、ゴムブレードに比
較して弾性係数が非常に高いため、ブレード先端を像担
持体に接触させた際、ブレード先端と像担持体との接触
幅が極めて小さくなる。その為、像担持体とブレード先
端とを全幅に亙って隙間がない状態で接触させ、その状
態を長期に亙って維持するためには、その当接エッジの
真直度を十分向上させる必要がある。この真直度を高め
るための手段については、これまでに種々提案されてい
るが、コストなどの制約により、真直度の向上には自ず
から限界があった。

【０００７】クリーニングブレードの真直度不良の影響
を受けない状態で、ブレードエッジを像担持体に隙間な
く接触させるには、ブレードエッジの像担持体に対する
圧接力をある程度高めればよい。しかしこの様にすると
、摩擦が増大し、像担持体に損傷が生じやすい。すなわ
ち金属製ブレードのブレードエッジは、像担持体に対す
るブレードエッジの圧接力の大きさ如何に拘らず殆ど変
形しない。このため像担持体の金属製ブレードとの接触
面における面圧が非常に大きくなる。上記の結果、従来
広く用いられている弾性係数の小さいＰＶＫなどの有機
半導体を用いた像担持体においては、その接触面におけ
る接触圧力が非常に大きくなる。

【０００８】接触圧力が大きくなると、ブレード側から
見た場合、像担持体との「摩擦係数の増大」，「ビビリ
」，「食い込み」等の不具合が多発するおそれがある。 また像担持体側から見た場合には、像担持体のブレード
との接触面における変形量が大きくなるため、ブレード
エッジの食い付きによる像担持体の損傷が起こり易くな
る。

【０００９】そして適切な条件を設定することにより、
上記各問題が解決できたとしても、ブレードの硬度に比
較して像担持体の硬度が非常に小さいため、ブレードエ
ッジが像担持体に大きな変形を起こさせながら摺擦する
。このため金属製ブレードといえどもブレードエッジが
摩耗する。また像担持体の始動時等において、金属製ブ
レードエッジと像担持体との間の摩擦係数に変動が生じ
た場合には、ブレードエッジに微少な変位が生じ、その
応力を受けてブレードエッジが損傷するおそれがある。

【００１０】図６はブレード材質の硬度に対するブレー
ドの損傷状態を示す図である。摩耗対策として、ブレー
ドの硬度を高めると材料が脆くなる。このため図６の（
ａ）に示すように像担持体１０１とブレード１０３との
接触部位に異物が介入した場合等において、ブレードエ
ッジに欠損部Ｕが生じる。このような欠損部Ｕが生じな
いように、硬度を低下させると、ブレードエッジの摩耗
が激しくなるため、図６の（ｂ）に示すように「バリ」
Ｖが発生したり、図６の（ｃ）に示すようにブレード１
０５の微少変位に起因するブレードエッジの「めくれ」
Ｗが発生する。このためクリーニング性能の低下をきた
す上、損傷したブレードエッジの角部等により、像担持
体が損傷する等の不具合が生じる。

【００１１】本発明の目的は、ブレードエッジの対摩耗
性が著しく高く、しかもブレードエッジに損傷が生じが
たく、長期に亙って安定したクリーニング性能を発揮す
ることのできるクリーニングブレードを提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために本発明では次のような手段を講じた。 （１）　画像形成装置に装備されている像担持体上の残
留トナーを除去する如く設けられたクリーニング装置の
クリーニングブレードにおいて、弾性を有する金属薄片
からなるブレード基体の少なくとも前記像担持体と接触
する部分に、硬質な物質からなる硬質皮膜を形成する。

【００１３】（２）　上記硬質皮膜を、窒化チタン，炭
化チタン，炭窒化チタン，窒化クロム，炭化クロム，炭
化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化ジルコニウム
，のいずれかの材料で形成する。 （３）　上記硬質皮膜を、無機顔料とバインダとの混合
体を塗布することにより得られる塗膜にて形成する。 （４）　上記硬質皮膜を、硬質クロムメッキにて形成す
る。 （５）　上記硬質皮膜が形成されている領域のうち、少
なくとも像担持体と接触する側のエッジ稜線における真
直度を、「バリ」を含めて５０μｍ以下とする。

【００１４】

【作用】上記手段を講じたことにより次のような作用が
生じる。

【００１５】弾性を有する金属薄片からなるブレード基
体の少なくとも像担持体に接触するエッジ部分に硬質皮
膜が形成されているため、この硬質皮膜の働きにより、
ブレードエッジの対摩耗性が向上し、摩耗が生じがたく
なる上、像担持体を損傷させる「バリ」の発生が防止さ
れる。しかも金属薄片ブレード基体の弾性により、像担
持体との接触状態が安定化し、かつ衝撃力に対する緩衝
作用があるので、ブレードエッジの損傷が防止されるこ
とになる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る画像形成装置
用のクリーニング装置の概略的構成を示す斜視図である
。

【００１７】図１に示すように、像担持体１は回転自在
なドラム上に形成されている。この像担持体１が矢印Ａ
の方向に回転するとき、公知の作像プロセスにより、像
担持体１上にトナー像が形成され、しかるのち図示して
ない転写材に転写される。このとき、転写材に転写され
ずに像担持体１に残留したトナーは、像担持体１の回転
移動に伴ってクリーニング装置２を通過する際にクリー
ニングされる。

【００１８】クリーニング装置２は、そのエッジが像担
持体１の幅方向全長に亙って接触しているクリーニング
ブレード３と、このクリーニングブレード３を保持する
ための保持部材４〜６とが、保持アーム７に一体的に固
定されている。この保持アーム７は、その両端に回転軸
受け孔７ａ，７ｂを有し、図示していない枠体に矢印Ｂ
の方向へ回動自在に軸支されている。この保持アーム７
には、図示してない加圧装置により、矢印Ｂの方向へ回
転モーメントが与えられると同方向へ回動し、前記ブレ
ード３を像担持体１に対して圧接させる。この様に、前
記ブレード３に回転ドラム軸線に平行な軸線回りの自由
度をもたせることにより、前記ブレード３の像担持体１
への追従性が高められている。次に図２を参照して、前
記ブレード３を実際に像担持体１に当接させ、有効なク
リーニングを行なわせるための諸条件について述べる。

【００１９】前述したように金属製ブレードはゴムブレ
ードとはその機械的性質が大きく異なっているために、
従来のゴムブレードに適用されていた圧接力等のパラメ
ータをそのまま適用しても、十分な性能を得る事ができ
ない。金属製ブレードに要求される条件とは、像担持体
１に圧接した際に、先端部に弾性変形がほとんど生じな
いブレードを、いかにして像担持体１の周面に対して隙
間なく接触させるかを定める条件である。

【００２０】図２におけるブレード３のエッジ３ｅのＹ
方向の真直度、ブレード３の突出部の長さＬおよび厚み
、ブレード３の像担持体１に対する圧接力等が、パラメ
ータとなる。

【００２１】実験の結果、本実施例のような構造では、
金属製ブレード３の材質として鋼，ステンレス鋼，真鍮
，燐青銅，ベリリウム銅などを用い、像担持体１として
本来の潜像形成に必要な機能をもつ樹脂中に顔料を均一
に分散させたものを用いた場合には、厚みを０．０５〜
０．３ｍｍ、ブレード突出部の長さＬを５〜８ｍｍ、Ｙ
方向の真直度を７０μｍ以下に設定したブレード３を、
像担持体１への当接角度θを１５〜６０度、単位長さ当
たりの圧接力を０．５〜５．０ｇにして像担持体１へ接
触させれば、ブレードエッジ３ｅは像担持体１へ隙間な
く接触し、かつ像担持体１を損傷させることなく、長期
に亙り安定したクリーニング性能を維持できる事が明ら
かになった。

【００２２】この条件は、真直度が不良なブレードを像
担持体１に隙間なく接触させ、なおかつブレードエッジ
を像担持体１に食い込ませないための条件であるが、像
担持体１として前述した本来の潜像形成に必要な機能を
もつ樹脂中に顔料を均一に分散させ、その顔料により樹
脂を補強し、ブレード３と像担持体１の当接面における
像担持体１の変形量を減少させれば、圧接力を高める事
ができ、これによりブレードの真直度をラフにする事が
できる。図３の（ａ）はブレート３を保持するためのブ
レードホルダの構造を示す斜視図であり、同図（ｂ）は
ブレードのみを取り出して示した斜視図である。

【００２３】図に示すように、ブレードホルダは、ブレ
ードベース４，押さえばね５，押さえシャフト６，等か
らなっている。押さえばね５はフレードベース４の上に
固定されているが、その際、ブレード挿着用の間隙の大
きさｔは、ブレード３の厚みと押さえシャフト６の径と
の和よりも、ほぼブレード３の厚み程度小さく設定され
る。ブレード３はブレードベース４と押さえばね５との
間に形成されているブレード挿着用間隙の中の所定位置
に配置した後、押さえシャフト６をブレード３と押さえ
ばね５との間に矢印Ｃの方向から押し込むことにより固
定される。

【００２４】このような手段を用いると共に、前記した
材質および厚みを有するブレード３を用い、かつブレー
ドベース４のブレード３との当接面の平面度を０．０５
ｍｍ以下に仕上げれば、図２のＹ方向のブレードエッジ
の真直度を確実に７０μｍとすることができる。

【００２５】図３の（ｂ）に示すように、ブレード３は
弾性を有する金属薄板を所定形状に加工してブレード基
体とし、このブレード基体の少なくとも像担持体１に当
接するエッジ３ｅを含む部分に硬質皮膜１０を形成した
ものである。金属薄板を所定形状に加工するには、エッ
チング，プレス加工等の手段を用いればよいが、像担持
体１に当接する側のエッジ３ｅは、「バリ」を含めて真
直度が５０μｍ以下に仕上げることが必要である。又エ
ッチング処理で所定形状に加工した場合には、エッジ３
ｅに酸化皮膜が付着している恐れがあるため、研磨仕上
げを行なうことが好ましい。

【００２６】硬質皮膜１０としては窒化チタン，炭化チ
タン，炭窒化チタン，窒化クロム，炭化クロム，炭化ジ
ルコニウム，酸化アルミニウム，酸化ジルコニウム，の
いずれかの材料で形成されている。実験によれば、これ
らの材料を用いて蒸着により硬質皮膜１０を形成した場
合、極めて好ましい結果が得られた。なお母材が金属薄
板であるため、化学的蒸着（ＣＶＤ）よりも物理的蒸着
（ＰＶＤ）の方が望ましい。

【００２７】また硬質皮膜１０の他の例としては、シリ
カ，マグネシア等の無機顔料とバインダとを混合したも
の（この例としては、株式会社オーデック社製の商品名
「セラマコート」がある）を塗布することにより得られ
る塗膜で形成することも有効である。さらに硬質皮膜１
０としては、従来広く用いられている硬質クロムメッキ
で形成してもよい。

【００２８】また前述のように像担持体１として顔料を
均一に分散させた樹脂を用いた場合には、顔料の硬度が
比較的高いため、硬質皮膜１０としても硬度の比較的高
いものを用いる必要がある。

【００２９】また皮膜の厚みは、あまり厚くすると脆く
なるので、蒸着膜やメッキで形成する場合には、１〜３
μｍ以下が望ましい。また塗膜で形成する場合には５０
μｍ以下が適当である。

【００３０】一方、形成された皮膜に「バリ」があると
、皮膜表面が堅いため像担持体１にきずが付く恐れがあ
る。このため、皮膜の形成手段に注意をすると共に、皮
膜が形成される下地を精度良く仕上げる必要がある。

【００３１】図４は像担持体１とブレード３との接触部
位を拡大して示した図である。図に示すように、ブレー
ド３の上に形成された硬質皮膜１０は像担持体１との摺
擦により時間の経過に伴って摩耗していく。実際の使用
状態においては、像担持体１はブレードエッジ３ｅのブ
レード基体（金属母材）と硬質皮膜１０との双方に接触
した状態となる。このためブレード３の接触面において
は、金属母材が硬質皮膜１０により補強された状態にな
る。つまり硬質皮膜１０が対摩耗性を発揮すると共に、
金属母材が延性材料である事から衝撃に対する緩衝作用
が働き、ブレードエッジ３ｅの損傷が防止される。

【００３２】実験例として、厚みが０．１５ｍｍ，突出
長さＬが８ｍｍのブレード３を、圧接力３．３ｇで使用
し、像担持体１として本来の潜像形成機能をもつ樹脂中
に顔料として酸化アルミニウムを分散させた像担持体を
使用した場合のブレード材質による上記不具合の発生状
況を調査してみた。その結果は、次に示す通りであった
。

【００３３】（Ａ）［本実施例の場合］「試料１の条件
」 ・ブレード材質（母材）…ステンレス鋼，鋼・硬質皮膜
…窒化チタン，炭化チタン，炭窒化チタン，窒化クロム
，炭化クロム，炭化ジルコニウム，酸化アルミニウム，
酸化ジルコニウムの物理的蒸着「試料１の結果］ ・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　　　…○・「
バリ」「めくれ」の発生…○ ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…○・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…極めて良好

【０
０３４】「試料２の条件」 ・ブレード材質（母材）…ステンレス鋼，鋼・硬質皮膜
…無機材料とバインダとの混合体（セラマコート）を塗
布 「試料２の結果］

【００３５】・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　
　　…○・「バリ」「めくれ」の発生…○ ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…○・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…極めて良好

【０
０３６】「試料３の条件」 ・ブレード材質（母材）…真鍮，燐青銅，ベリリウム銅
・硬質皮膜…無機材料とバインダとの混合体を塗布「試
料３の結果］ ・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　　　…○・「
バリ」「めくれ」の発生…○ ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…○・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…極めて良好

【０
０３７】「試料４の条件」 ・ブレード材質（母材）…真鍮，燐青銅，ベリリウム銅
・硬質皮膜…硬質クロムメッキ 「試料４の結果］ ・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　　　…○・「
バリ」「めくれ」の発生…○ ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…○・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…極めて良好

【０
０３８】「試料５の条件」 ・ブレード材質（母材）…鋼 ・硬質皮膜…硬質クロムメッキ 「試料５の結果］ ・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　　　…○・「
バリ」「めくれ」の発生…○ ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…○・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…極めて良好

【０
０３９】（Ｂ）［本実施例以外の比較例の場合］「試料
６の条件」 ・ブレード材質（母材）…ステンレス鋼（ＳＵＳ３０１
ＣＳＰーＨ） 「試料６の結果］ ・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　　　…×・「
バリ」「めくれ」の発生…× ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…○・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…良好

【００４０
】「試料７の条件」 ・ブレード材質（母材）…ステンレス鋼（サンドビック
社１１Ｒ５１） 「試料７の結果］ ・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　　　…△・「
バリ」「めくれ」の発生…○ ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…×・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…普通

【００４１
】「試料８の条件」 ・ブレード材質（母材）…超硬合金 「試料７の結果］ ・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　　　…○・「
バリ」「めくれ」の発生…○ ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…×・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…不良

【００４２
】「試料９の条件」 ・ブレード材質（母材）…真鍮 「試料９の結果］ ・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　　　…×・「
バリ」「めくれ」の発生…× ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…○・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…不良

【００４３
】「試料１０の条件」 ・ブレード材質（母材）…燐青銅 「試料１０の結果］ ・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　　　…×・「
バリ」「めくれ」の発生…× ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…○・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…不良

【００４４
】「試料１１の条件」 ・ブレード材質（母材）…ベリリウム銅「試料１１の結
果］ ・耐摩耗性　　　　　　　　　　　　　　　　…×・「
バリ」「めくれ」の発生…× ・エッジの欠損　　　　　　　　　　　　…○・総合評
価　　　　　　　　　　　　　　　　…不良

【００４５
】なお上記の各試料の結果における○，△，×は、それ
ぞれの不具合発生までのプリント回数が４０万プリント
以上，１０万プリント以上，５万プリント以上，である
事を示している。

【００４６】なお前述した範囲内でブレードの厚み，突
出部の長さ等を変化させ、適正な圧接力を与えた場合に
おいても、上記実験結果と同様の結果が得られる事が確
認された。

【００４７】ところで従来技術で説明したように、一般
の金属製ブレードでは、先端部に弾性変形が殆ど生じな
いものであるため、金属製ブレードとドラム状の像担持
体との間に少しでも隙間があると、その間にトナーが入
り込み、くさび効果により容易にブレードを浮き上がら
せてその部分を起点としてクリーニング不良が発生する
。

【００４８】これに対して本実施例においては、ブレー
ド３の先端部に形成された硬質皮膜１０が像担持体１の
上に均一に分散された顔料に対して十分な耐摩耗性を有
すると共に、母材となる金属には粘りのある弾性金属材
料を用い得るので、エッジ３ｅの欠損発生を防止できる
と共に、硬質皮膜１０によりエッジ３ｅの強度が増加し
、「バリ」「めくれ」等の発生を防止できる。かくして
上記不具合を解決する事ができ、安定したクリーニング
性能を長期に亙り維持する事ができる。なお本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である
。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、弾性を有する金属薄片
からなるブレード基体の少なくとも像担持体に接触する
エッジ部分に硬質皮膜が形成されているため、この硬質
皮膜の働きにより、ブレードエッジの対摩耗性が向上し
、摩耗が生じがたくなる上、像担持体を損傷させる「バ
リ」の発生が防止される。しかも金属薄片ブレード基体
の弾性により、像担持体との接触状態が安定化し、かつ
衝撃力に対する緩衝作用があるので、ブレードエッジの
損傷が防止されることになる。かくしてブレードエッジ
の対摩耗性が著しく高く、ブレードエッジの損傷が生じ
がたく、長期に亙って安定したクリーニング性能を発揮
することのできるクリーニングブレードを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置用のクリ
ーニング装置の概略的構成を示す斜視図。

【図２】同実施例に係るブレードを像担持体に当接させ
て有効なクリーニングを行なわせるための条件について
の説明図。

【図３】同実施例に係るブレードホルダおよびブレード
の構造を示す斜視図。

【図４】同実施例に係るブレードと像担持体との接触部
位を拡大して示した図。

【図５】従来例に係る残留トナー除去用クリーニング装
置を示す図。

【図６】従来例に係るブレード材質の硬度に対するブレ
ードの損傷状態を示す図。

【符号の説明】

１…像担持体、２…クリーニング装置、３…クリーニン
グブレード、３ｅ…ブレードエッジ、４〜６…保持部材
、７…保持アーム、１０…硬質皮膜。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　画像形成装置に装備されている像担持
   体上の残留トナーを除去する如く設けられたクリーニン
   グ装置のクリーニングブレードにおいて、弾性を有する
   金属薄片からなるブレード基体と、このブレード基体の
   少なくとも前記像担持体と接触する部分に形成された硬
   質皮膜と、を具備したことを特徴とするクリーニングブ
   レード。
2. 【請求項２】　　上記硬質皮膜が、窒化チタン，炭化チ
   タン，炭窒化チタン，窒化クロム，炭化クロム，炭化ジ
   ルコニウム，酸化アルミニウム，酸化ジルコニウム，の
   いずれかの材料で形成されていることを特徴とする請求
   項１に記載のクリーニングブレード。
3. 【請求項３】　　上記硬質皮膜が、無機顔料とバインダ
   との混合体を塗布することにより得られた塗膜からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のクリーニングブレー
   ド。
4. 【請求項４】　　上記硬質皮膜が、硬質クロムメッキか
   らなることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング
   ブレード。
5. 【請求項５】　　上記硬質皮膜が形成されている領域の
   うち、少なくとも像担持体と接触する側のエッジ稜線に
   おける真直度が、「バリ」を含めて５０μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載のクリーニングブレー
   ド。