(57)【要約】【課題】  低コストで、高いクリーニング性能が得られるクリーニング装置を提供する。【解決手段】  ホルダー２１とその先端に取り付けられたクリーニングブレード２２とから構成されるクリーニング装置２において、クリーニングブレード２２の像担持体対向面に植毛部４を有している。【選択図】  図１
2006091320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダーと、該ホルダーの先端に取り付けられたクリーニングブレードとから構成されるクリーニング装置において、クリーニングブレードの像担持体対向面に植毛部を有していることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記植毛部を構成する毛を、高電圧の電場に放置することで発生する静電気により前記クリーニングブレードに固着させたことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記植毛部を構成する毛に化学合成繊維を用いたことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記植毛部を階段形状にしたことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記植毛部の毛に導電性を持たせたことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記クリーニングブレードに金属酸化物を混入したことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記クリーニングブレード中の金属酸化物濃度を不均一にしたことを特徴とする請求項６記載のクリーニング装置。
【請求項８】
前記金属酸化物を、酸化セリウムを主体とするランタノイド系列としたことを特徴とする請求項６記載のクリーニング装置。
【請求項９】
請求項１記載のクリーニング装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニングブレードを利用するクリーニング装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電写真プロセスを利用した画像形成装置では、像担持体(感光体、転写ベルトなど)に残る残留トナー、紙粉などの異物を次プロセスで問題にならない程度充分に除去することが良質の画像を得るために必要である。
異物を除去するためのクリーニング手段としては、従来から種々のものが提案されているが、像担持体表面にウレタンなどの弾性材料からなるクリーニングブレードを当接させるクリーニングブレード方式のクリーニング装置が簡単で低コストであり、トナー除去機能も優れているので広く実用されている。
図５は一般的なクリーニングブレード方式のクリーニング装置が像担持体に当接している様子を示す構成図である。紙面に垂直方向の軸線を有し回転走行する像担持体１に近接してクリーニング装置２が配設してある。像担持体１周辺には、帯電部、画像情報付与部、現像部、転写部など画像形成に必要な部材が配置されているが、これらは本発明には直接関係がないので図を省略してある。
クリーニング装置２は、ホルダー２１とその先端に取り付けられたクリーニングブレード２２とから構成されている。像担持体１の異物除去は、クリーニングブレード２２先端の稜線部２２−１を像担持体１に当接させ、物理的に剥ぎ取ることで行われる。像担持体１は平滑な面を持つので、トナーをはじめとする異物を漏らさず除去するために、カットされた稜線部２２−１は真直であることが求められる。また、ブレード表面は平滑であることが求められる。
図６は従来のクリーニング装置における不具合を示す説明図である。像担持体１が異物によりダメージを受け始め表面が荒らされてくると、平滑だった像担持体１の表面にくぼみ１−１が発生する。そして、くぼみ１−１にはクリーニングブレード２によって除去されない異物３が詰まってしまうことがある。
そこで従来は、ステアリン酸亜鉛などの金属石鹸を像担持体１に塗布し、トナーとステアリン酸亜鉛を固着させて大きな塊にして、くぼみ１−１に嵌り込んだ異物を剥ぎ取っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし上記従来技術は、ステアリン酸亜鉛を塗布する機構を設置する必要がある上に調整が難しいために、ステアリン酸亜鉛の過不足が起こりクリーニング不良を出すことがある。また当然、塗布機構の設置はコストアップに繋がっていた。また、この機構を用いることのできない低価格機種では、トナーのつまりなど経時での汚れは割り切り項目として諦めざるを得なかった。
本発明は、低コストで、高いクリーニング性能が得られるクリーニング装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ホルダーとその先端に取り付けられたクリーニングブレードとから構成されるクリーニング装置において、クリーニングブレードの像担持体対向面に植毛部を有しているクリーニング装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、植毛部を構成する毛を、高電圧の電場に放置することで発生する静電気によりクリーニングブレードに固着させた請求項１記載のクリーニング装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、植毛部を構成する毛に化学合成繊維を用いた請求項１記載のクリーニング装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、植毛部を階段形状にした請求項１記載のクリーニング装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、植毛部の毛に導電性を持たせた請求項１記載のクリーニング装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明は、クリーニングブレードに金属酸化物を混入した請求項１記載のクリーニング装置を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明は、クリーニングブレード中の金属酸化物濃度を不均一にした請求項６記載のクリーニング装置を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明は、金属酸化物を、酸化セリウムを主体とするランタノイド系列とした請求項６記載のクリーニング装置を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項１記載のクリーニング装置を搭載した画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、ホルダーとその先端に取り付けられたクリーニングブレードとから構成されるクリーニング装置において、クリーニングブレードの像担持体対向面に植毛部を有していることで、所期の目的を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るクリーニング装置の構成図である。クリーニング装置２は、装置本体側に固定されるホルダー２１と、その先端に取り付けられたポリウレタンを主原料とするクリーニングブレード２２と、から構成されている。像担持体１(図５参照)の異物除去は、クリーニングブレード２２先端の稜線部２２−１を像担持体１に当接させて物理的に剥ぎ取ることで行われる。本発明のクリーニング装置２は、クリーニングブレード２２の像担持体対向面に植毛部４を有している。
図２は本発明の第２の実施形態に係るクリーニング装置の構成図である。図１に示す第１の実施形態では、植毛部４の先端は水平、つまり毛の長さは同じであったが、図２に示す第２の実施形態では、植毛部４に段差を設けている。
図３は本発明のクリーニング装置における作用を示す説明図である。像担持体１が異物によりダメージを受け始め表面が荒らされてくると、平滑だった像担持体１の表面にくぼみ１−１が発生する。そして、くぼみ１−１にはクリーニングブレード２によって除去されない異物３(図６参照)が詰まってしまうことがある。
本発明のクリーニング装置２は、クリーニングブレード２２の像担持体対向面に植毛部４を有しており、植毛部４の毛がくぼみ１−１に入り込むので、クリーニングブレード２によって除去されない異物３(図６参照)も確実に毛の先で除去することができる。
像担持体１として円筒状の感光体を選択したが、本発明の像担持体１は感光体に限定するものではない。例えば転写ベルトでもよい。
【実施例】
【０００７】
ここで１２５ｋ枚の印刷を終えた感光体を用いたクリーニングテスト結果を図４に示す。図４は各種条件によるクリーニング性の違いを示す図表である。横軸のＡ〜Ｉはクリーニングブレードの種類を示し、それぞれの特性は、縦軸に示した特性を持つ場合には○が記入されている。Ａ〜Ｉの条件で５本ずつ測定した結果と平均値を示した。
トナーを付着した感光体表面にクリーニングブレードを押し当て１周回転した際の、感光体表面積を母数としてトナー等の異物が無い面積を割合で算出した数字が示されている。回転方向、回転スピード、押し当て力は全て一定としている。感光体上に全くトナーがない状態を１００、全面にトナーが覆われた状態を０としている。クリーニング性は数字が１００に近いほど良好である。
クリーニングブレードへの植毛方法としては、織物を接着剤または両面テープによって貼り付ける方法や静電気を利用して毛（パイル）を植える静電植毛法が挙げられる。植毛をすることでクリーニング性が向上するのは図４の条件Ａ、条件Ｂを比較することで分かる。
【０００８】
植毛方法としては静電植毛法が適している。その結果は図４のクリーニングブレード条件Ｃに示す通りであり、条件Ｂに比べてもクリーニング性に優れている。静電植毛は、強力な電場によりパイルに電荷を与え静電気力により被着体に突き刺す方法である。パイルは被着体の磁力線に沿って突き刺さるので、磁力線の基本的な特性をもっている。
すなわち、被着体表面に対して垂直に刺さり、パイルとパイルの間隔を一定に保つことができる。また、一般的な織物での植毛密度が約６０００本／ｃｍ2であるのに対して、静電植毛は約２００００本／ｃｍ2以上であることも良好な結果を出した原因である。
すなわち、静電写真プロセスで使用される感光体、転写ベルトといった像担持体上に残る紙成分の炭酸カルシウムや酸化チタンと言った細かな汚れを掻き取るには、図４のクリーニングブレード条件Ｃに示されているように静電植毛が適している。
静電植毛で使用するパイルとして化学合成繊維を用いることは、図４のクリーニングブレード条件Ｄからも分かるように良好なクリーニング結果を与える。植毛するパイルの長さによってもばらつく量は異なるが、化学合成繊維のパイル長さは±０.２程度のバラツキに抑えられている。そのため単位面積あたりの当接数が増えるのでクリーニング性が向上する。
使用できる長さとしては０．２〜３ｍｍの繊維が適当である。使用できる化学合成繊維としてはレーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、アクリル、アクリル系、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、テフロン（登録商標）、アラミド、ポリエーテルエーテルケトン、ガラス繊維、炭素繊維等が挙げられる。
さらに植毛部を図２に示すように段差形状にすると、図４のクリーニングブレード条件Ｅに明らかであるが、良好なクリーニング性を得られた。これは植毛先端部の当接本数を増やすことで良好なクリーニング性が得られたためである。ブレードの当接位置、当接角度、植毛の種類、当接角度により最適な段差形状は異なるものの、段差形状を有するほうがクリーニング性は良くなるといえる。
【０００９】
ところで、静電写真プロセスでは静電気力が原因で、残トナー等の異物が像担持体から剥離できないことが観察される。しかし静電植毛のパイルを導電性にすることで静電気を逃がし、影響を抑えることができる。すなわち、静電植毛のパイルを導電性にすることで、このクリーニングブレードはさらに良好なクリーニング性を得られることが図４のクリーニングブレード条件Ｆより分かる。
導電性を発現できる方法としては例えば化学処理が挙げられる。化学処理に際しては、パイルを水性溶媒（水、及び水とメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、イソブタノールなどのアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルアセトアミド等との混合溶媒）中に入れ、導電性ポリマー形成能を有するモノマー及び触媒として化学酸化剤を添加し酸化重合を行う。
また、化学酸化剤としては、塩化第二鉄、過塩素酸第二鉄等の第二鉄塩類やペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸カリウム等のペルオキソ二硫酸塩、過マンガン酸カリウム、クロム酸、ハロゲンなどのモノマーの重合を促進する薬剤が適用できる。
次に導電性ポリマーコーティングとしては、例えば、ｏ−、ｍ−またはｐ−クロルアニリン、ｏ−、ｍ−またはｐ−メトキシアニリン、ｏ−、ｍ−またはｐ−エトキシアニリン、ｏ−、ｍ−またはｐ−メチルアニリンのポリマーまたはコポリマー等のポリアニリン類、例えばチオフェン、３−メチルチオフェン、３−メトキシチオフェン等のポリマーまたはコポリマー等のポリチオフェン類、例えばピロール、並びに３−置換ピロール、３、４−置換ピロール、Ｎ−置換ピロール等に属する各種の置換ピロール等のポリマーまたはコポリマー等のピロール類などが材料として使用できる。
【００１０】
クリーニング性の向上のため研磨剤をクリーニングブレードに混入させた。ここで微粉としては、炭素、二酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化ランタン、酸化鉄、アルミナ、ステンレス鋼、セラミック、高炭素鋼、高マンガン鋼、鋳造ニッケル合金、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウム等が挙げられる。図４のクリーニングブレード条件Ｇには微粉として二酸化ケイ素を混入した際のクリーニング結果を示している。
クリーニングブレード成形時の型回転数等の条件を調整して微粉を当接稜線側へ寄らせることで、研摩能力を向上させたクリーニングブレードを製造することができる。そのクリーニングブレードを使用してクリーニングテストを行った結果は図４のクリーニングブレード条件Ｈに示した通りである。
ウレタン重量の３〜６％を添加する程度がよい。また、微粉としては特に酸化セリウム（酸化Ｃｅ）、酸化ランタンなどを主体としたランタノイド系列研磨剤がクリーニング性に優れていた。これは図４のクリーニングブレード条件Ｉに示す通りである。
本実施形態によれば、クリーニングブレードの像担持体対向面に植毛部を有していることでクリーニング性能がより高まる。
また、植毛部を構成する毛を、高電圧の電場に放置することで発生する静電気により像担持体に固着させたことで、植毛密度が高まるためクリーニング性能がより高まる。
また、植毛部を構成する毛に化学合成繊維を用いたことで、植毛材のバラツキが少なくなり像担持体への当接が増えてクリーニング性能がより高まる。
また、植毛部を階段形状にしたことで、像担持体への当接が植毛部先端になりクリーニング性能が高まる。
また、植毛部の毛に導電性を持たせたことで、過剰電荷の緩和による密着力低減を図ることができるのでクリーニング性能が高まる。
また、クリーニングブレードに金属酸化物を混入したことで、クリーニング性が高まる。
また、クリーニングブレード中の金属酸化物濃度を不均一にしたことで、クリーニング性がより高まる。
また、金属酸化物を、酸化セリウムを主体とするランタノイド系列としたことで、クリーニング性が高まる。
また、上記のクリーニング装置を搭載することで、クリーニング性能が長期にわたって保持できるため、良好な画像を得られる期間が長期化し、メンテナンスに掛かる費用を抑えることができる。
上記の如き構成を備えたクリーニング装置を、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真式画像形成装置の作像部に配置することにより、優れたクリーニング性能を確保し、異物付着による画質の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るクリーニング装置の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るクリーニング装置の構成図である。
【図３】本発明のクリーニング装置における作用を示す説明図である。
【図４】各種条件によるクリーニング性の違いを示す表図である。
【図５】一般的なクリーニングブレード方式のクリーニング装置が像担持体に当接している様子を示す構成図である。
【図６】従来のクリーニング装置における不具合を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  像担持体
１−１  くぼみ
２  クリーニング装置
２１  ホルダー
２２  クリーニングブレード
２２−１  稜線部
３  異物
４  植毛部
【図１】
2006091320.tif 000003
【図２】
2006091320.tif 000004
【図３】
2006091320.tif 000005
【図４】
2006091320.tif 000006
【図５】
2006091320.tif 000007
【図６】
2006091320.tif 000008