(57)【要約】【課題】  感光体の耐久性を向上させると共に、全環境下においてクリーニング不良や画像乱れを低減させたクリーニング装置を提供する。【解決手段】  感光体０１に当接し、感光体０１表面のトナーをクリーニングする板状の弾性体ブレード０１１を配接するクリーニング装置０１０であり、使用するトナーの平均円形度が０．９７０以上であり、弾性体ブレード０１１が感光体０１に押圧する力が６０Ｎ／ｍ以上となる場合において、弾性体ブレード０１１の表面摩擦係数が１．０以下とする。また、感光体０１表面での弾性体ブレード０１１との接触点からの接線と弾性体ブレード０１１における感光体０１側面とで形成される当接角度が５°以上とする。また、像担持体と当接する弾性体ブレード０１１の硬度がＪＩＳ−Ａ  ６０°以上とし、感光体０１の表面摩擦係数が０．１以上０．４以下とし、使用するトナーの平均粒径が７．０μｍ以下とした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に当接し、前記像担持体表面のトナーをクリーニングする板状の弾性体ブレードを配接するクリーニング装置において、使用するトナーの平均円形度が０．９７０以上であり、前記弾性体ブレードが前記像担持体に押圧する力が６０Ｎ／ｍ以上となる場合において、前記弾性体ブレードの表面摩擦係数が１．０以下であることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
像担持体表面での弾性体ブレードとの接触点からの接線と弾性体ブレードにおける像担持体側面とで形成される当接角度が５°以上である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】
像担持体と当接する弾性体ブレードの硬度がＪＩＳ−Ａ  ６０°以上である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】
像担持体と当接する弾性体ブレードの反発弾性が１０％〜４０％の範囲である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】
像担持体の表面摩擦係数が０．１以上０．４以下である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】
使用するトナーの平均粒径が７．０μｍ以下である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】
潜像を担持する像担持体と、
該像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、
帯電した該像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、
該像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、
該像担持体表面の可視像を転写紙もしくは中間転写体に転写する転写手段と、
転写後の該像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
該クリーニング手段は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のクリーニング装置である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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に搭載されるクリーニング装置に関し、特に、低摩擦係数のクリーニング部材を供する画像形成装置におけるクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
ブレードクリーニングのブレードは、支持体に板状のポリウレタン等の素材からなる弾性部材を取り付けたもので、電子写真感光体の表面に加圧当接させる構成となっている。従って、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。クリーニングの精度から見ると、後者のカウンター方向の当接形態がより好ましい。
【０００３】
しかしながら、クリーニング精度を向上させるカウンター方向の当接法は、同時に電子写真感光体へのブレードの当接圧を上げ、両者の摩擦力の上昇を引き起こす。その結果、電子写真感光体の削れ量の増加による耐久性低下、電子写真感光体の傷の発生、ブレードと感光体との接触部のめくれによるクリーニング不良の発生や感光体下流方向へのブレード巻き込みによる装置の停止や破損等の問題に至るおそれが生じる。
【０００４】
上記における各問題点を解決するには、電子写真感光体の摩擦係数を低くすることが効果的であることが知られている。従来、電子写真感光体の摩擦係数を低くする方法として、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おり、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及びポリエチレン樹脂等の樹脂粉末や酸化ケイ素及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。
【０００５】
しかしながら、最近の高画質化傾向に伴いトナーの平均粒径も小径化傾向にあり、加えて重合法によって製造されるトナーに代表されるように、均一且つ高円形度のトナーの使用機会が増加するに連れ、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。
しかし、弾性体ブレードによる感光体表面押圧力の増加は、弾性体ブレードと感光体表面間摩擦力を更に高めることとなり、以前にもましてクリーニングブレードの捲れ上りや音鳴き、感光体表層磨耗等が発生し易い状況となっている。
【０００６】
このために、例えば特許文献１では、クリーニングブレードの捲れ上がりや音鳴き等を抑止するシステムが開示されている。このシステムは、電子写真感光体は導電性支持体上に感光層及び表面保護層を有し、該表面保護層が保護層全質量に対し１５．０〜４０．０質量％のフッ素原子含有樹脂粒子を含有し、表面粗さが１０点平均面粗さで０．１〜５．０μｍであり、表面硬度がテーバー摩耗試験法で０．１〜２０．０であり、かつ表面摩擦係数が０．００１〜１．２であり、該クリーニング手段がゴム弾性体ブレードであり、該ブレードの該電子写真感光体に対する線圧が１２．５〜２５．０ｇ／ｃｍであり、使用するトナーのガラス転移点（Ｔｇ）が４０℃〜５５℃であり、該ブレード物性値である引張弾性率（ヤング率）が５０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ2であり、かつ反発弾性値が２０％〜３５％としたシステムである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８２４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、使用トナーの円形度の増加及び小径化に対応するため、更に弾性体ブレードに付与する押圧力を飛躍的に上昇させた場合では、ブレード−感光体当接部がこれらの間に働く高摩擦力に対抗できず、当接が不均一となり、クリーニング不良を発生させるという問題点が残ってしまう。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、使用するトナーの円形度が増加或いは小径化した際においても、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クリーニング装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための手段として、本発明は以下の特徴を有している。
請求項１に記載のクリーニング装置では、像担持体に当接し、前記像担持体表面のトナーをクリーニングする板状の弾性体ブレードを配接するクリーニング装置において、使用するトナーの平均円形度が０．９７０以上であり、前記弾性体ブレードが前記像担持体に押圧する力が６０Ｎ／ｍ以上となる場合において、前記弾性体ブレードの表面摩擦係数が１．０以下であることを特徴とする。
請求項２に記載のクリーニング装置では、請求項１に記載のクリーニング装置において、像担持体表面での弾性体ブレードとの接触点からの接線と弾性体ブレードにおける像担持体側面とで形成される当接角度が５°以上であることを特徴とする。
請求項３に記載のクリーニング装置では、請求項１に記載のクリーニング装置において、像担持体と当接する弾性体ブレードの硬度がＪＩＳ−Ａ  ６０°以上であることを特徴とする。
請求項４に記載のクリーニング装置では、請求項１に記載のクリーニング装置において、像担持体と当接する弾性体ブレードの反発弾性が１０％〜４０％の範囲であることを特徴とする。
請求項５に記載のクリーニング装置では、請求項１に記載のクリーニング装置において、像担持体の表面摩擦係数が０．１以上０．４以下であることを特徴とする。
請求項６に記載のクリーニング装置では、請求項１に記載のクリーニング装置において、使用するトナーの平均粒径が７．０μｍ以下であることを特徴とする。
請求項７に記載の画像形成装置では、潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した該像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、該像担持体表面の可視像を転写紙もしくは中間転写体に転写する転写手段と、転写後の該像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
該クリーニング手段は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のクリーニング装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の画像形成装置では、以下のような効果を奏する。
請求項１記載の発明によれば、弾性部材の摩擦係数が１．０以下の低摩擦係数材料をブレードとして選択・低摩擦係数感光体と併用することにより、ブレード−感光体間に働く摩擦力が低下し、接触部での挙動も安定し、トナ−阻止力がムラなく行き渡る事で、トナーの通過を抑止することが可能となる。
請求項２記載の発明によれば、当接角度を５°以上確保することで、不要な接触を減らし、印加された押圧力からシャープな分布のトナー通過阻止力を得ることが可能となる。
請求項３記載の発明によれば、弾性体ブレードの硬度をＪＩＳ-Ａ６０°以上とすることで、ブレード接触部における不要な弾性変形を抑え、印加された押圧力からシャープな分布のトナー通過阻止力を得ることが可能となる。
請求項４記載の発明によれば、反発弾性を１０〜４０％の範囲に保つことにより、ブレード長手方向にて発生する摩擦力のムラに対して弾性変形により対応し、安定した接触を保つことが可能となる。
請求項５記載の発明によれば、感光体表面の摩擦係数を０．１〜０．４とすることでトナーの離型性が向上し、より低い押圧力での運用が可能となる。
請求項６記載の発明によれば、７μｍ以下の体積平均粒径のトナーを実用可能とすることにより、画質面での向上、低付着量化によるランニングコストの低減を図ることが可能となる。
請求項７記載の発明によれば、使用するトナーの円形度が増加或いは小径化した際においても、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画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。なお、説明において、発明の理解を容易にするために具体的な部材の名称を使用するが、これにより本発明が適用できる範囲を限定するものではないことを、ここに明記しておく。
【００１３】
図１は、画像形成装置における画像形成ユニット１００を概略的に示した図である。画像形成装置は、画像形成ユニット１００のほか、不図示の給紙部、原稿読み取り部、原稿搬送部、両面反転ユニットおよび排紙トレイを少なくとも備えて構成されている。
画像形成ユニット１００は、露光手段、転写手段、定着手段からなり、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー像をそれぞれ形成する４つのユニットを並列して備える。各画像形成ユニット１００の中央には、それぞれ像担持体である感光体０１Ｋ、０１Ｃ、０１Ｍ、０１Ｙが備えられ、各感光体０１周囲に、帯電装置０２、現像ユニット０４、クリーニング装置０１０が備えられている。
【００１４】
露光手段は、読み取り部で読み取ったデータ、又は図示しないＰＣ等外部より送られた画像信号を変換し、ポリゴンモータでレーザー光をスキャンさせ、ミラーを通して読み取られた画像信号を基に感光体０１上に静電潜像を形成する。
転写手段は、各感光体０１上に形成されたトナー像を順次重ね合わせて保持する転写ローラ０７を含んで構成されており、転写ローラ０７上に形成されたカラートナー像を記録紙に転写する構成となっている。この他、転写搬送ベルトによって記録紙を搬送し、各感光体０１上に形成されたトナー像を直接記録紙に転写する構成であってもよい。
定着手段は、内部にハロゲンヒータ等を有するローラに張架されたベルトと加圧ローラとから構成されており、両者によって形成されるニップ部にて記録紙上のトナーに熱と圧を加えてトナー像を定着させる。この他、一対のローラ、あるいは一対のベルトを用いるものであってもよい。
【００１５】
図１を参照して、記録紙への転写および従来のブレードクリーニング方式についての動作説明をする。
回転駆動が自在な感光体０１に、帯電装置０２が感光体０１表面を一様に帯電させる。次いで、露光用光学系によりレーザビームを照射し、感光体０１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０４内の現像剤０５を感光体０１表面に移動させて、感光体０１上に可視画像を形成する。
次に、中間転写装置０６と感光体０１との当接部において、当接部の中間転写装置０６内部に設けられた転写ローラ０７により、感光体０１表面の現像剤０５を中間転写装置０６表面に転写する。転写された現像剤０５は、２次転写部０８にて記録紙に転写された後、定着装置０９に供給され、記録紙にトナー像が定着される。一方、感光体０１表面に残留した現像剤０５は、クリーニング装置０１０内のクリーニングブレード０１１により清掃除去される。
【００１６】
図２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り、図３は、同実施例のクリーニング装置の詳細説明図であり、図４は、クリーニングブレードの詳細説明図である。
図２において、感光体０１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０１０は、トナー回収ケース０１２と当該トナー回収ケース０１２内に設けられた支点軸０１３により支持され、感光体０１方向に回転可動が可能であり、且つクリーニングブレード０１１を装着可能とした可動部材０１４及び支点軸０１３を中心にクリーニングブレード０１１装着位置と反対側の可動部材０１４端部に装着され、可動部材０１４に回転力およびクリーニングブレード０１１に感光体０１への押圧力を供給する引張バネ０１５、前記クリ−ニングブレード０１１の接触により感光体０１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０１６を備えている。
【００１７】
また、図３および図４に示すように、クリーニングブレード０１１は、板状の弾性体ブレード０１７及びこれを支持する支持部材０１８から構成され、クリーニングブレード０１１は、バネ等による付勢手段により、弾性体ブレード０１７の自由端側先端部０１７ｃが、クリーニングブレード０１１が装着固定された可動部材０１４と共に回転移動し、矢印方向（時計回り）に回転する感光体０１表面に所定の接触角θで圧接されて使用される。
【００１８】
弾性体ブレード０１７に使用される材質としては、硬度〔ＪＩＳ−Ａ型〕が６０〜８０、伸びが３００〜３５０％、永久伸びが1．０〜５．０％、３００％モジュラスが１００〜３５０ｋｇ／ｃｍ２ 、反発弾性が１０〜４０％の範囲にあるものが用いられ、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、特に弾性体ブレード摩擦係数についてはより低いものが望ましい。
支持部材０１８の材質は、特に限定はされることはない。例えば、金属、プラスチック、セラミック等を用いることができるが、ある程度の強度がかかるため、金属板が望ましく、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。
【００１９】
トナーについては、高画質化を考慮する上で小径化傾向が進んでおり、体積平均粒径において７．０μｍ以下（コールター製マルチサイザーIII測定値）、またトナーの転写性能の向上という点からは円形度が０．９７０（ＳＹＳＭＥＸ製ＦＰＩＡ−２１００測定値）以上が好ましいということから、体積平均粒径６．７μｍ、円形度０．９８のものを使用している。また、感光体０１においては、図５のようなオイラ−ベルト式摩擦係数測定方法により、弾性体ブレード０１７と感光体０１との接触部における摩擦力及び振動を抑えるため、静止摩擦係数が０．４以下となる感光体を使用している。
上記トナーを使用する際、従来のブレードクリーニング方式では容易に弾性体ブレード−感光体接触部を通過、画像上にノイズとして出現するため、弾性体ブレードによる感光体表面への押圧力を増大させ、トナー通過阻止力を向上させる必要が生じ、本事例においては５０Ｎ／ｍ以上の押圧力を弾性体ブレードに印加する必要がある。
またその際、弾性体ブレード０１７と感光体０１表面との接触部が拡大し、トナー通過阻止力が分散しないように、感光体表面での弾性体ブレード０１７との接触点での接線と、弾性体ブレード０１７における感光体０１側の面とで形成される接触角度を５°以上としている。
【００２０】
すなわち、本発明のクリーニング装置においては、円形度０．９７以上、体積平均粒径７．０μｍ以下のトナーを使用した際、そのクリーニングを可能とする為に必要なトナー通過阻止力を得るため、５０Ｎ／ｍ以上の強大な押圧力を弾性体ブレード０１７に印加し、感光体０１表面に当接させる必要がある。その際、押圧力の増加に伴って、弾性体ブレード０１７及び感光体０１表面の接触部では摩擦力が上昇し、感光体０１の回転駆動と共に、弾性体ブレード０１７の接触端が感光体回転方向に巻き込まれ、破壊に至る場合や、少なくとも接触部において巻き込みによる圧縮から弾性による復元の繰り返し運動における振幅が拡大し、感光体表面との密着性が低下し、トナーのすり抜けによるクリーニング不良が発生するなど、従来問題化し難かった摩擦力影響が顕著となる。
【００２１】
図６は、本実施形態における感光体摩擦係数と弾性体ブレードの摩擦係数においてクリーニング不良の発生する関係を示した図である。
これらの系では、弾性体ブレード０１７の持つ摩擦係数が支配的であり、図６のように感光体０１のみの摩擦係数を低減してもクリーニング不良の発生抑止には十分とは言えない。よって、弾性部材の摩擦係数が１．０以下の低摩擦係数材料を弾性体ブレード０１７として選択し、低摩擦係数感光体と併用している。これにより、弾性体ブレード０１７−感光体０１間に働く摩擦力が低下し、接触部での挙動も安定し、トナー阻止力がムラなく行き渡ることで、トナーの通過を抑止することが可能となる。
【００２２】
また、押圧力を増大させた場合、弾性体ブレード０１７の感光体０１との接触部周辺での弾性変形が大きくなり、接触面積も増大する傾向にあるが、感光体表面での弾性体ブレード０１７との接触点での接線と、弾性体ブレード０１７における感光体０１側の面とで形成される接触角度を５°以上としているので、不要な接触を減らし、印加された押圧力からシャープな分布のトナー通過阻止力を得ることが可能となっている。
【００２３】
また、弾性体ブレード０１７の硬度をＪＩＳ−Ａ６０°以上としているので、ブレード接触部における不要な弾性変形を抑え、印加された押圧力からシャープな分布のトナー通過阻止力を得ることが可能となっている。
さらに、反発弾性を１０〜４０％の範囲に保つことにより、ブレード長手方向にて発生する摩擦力のムラに対して弾性変形により対応し、安定した接触を保つことが可能となっている。
【００２４】
加えて、感光体表面の摩擦係数を０．１〜０．４とすることでトナーの離型性が向上し、より低い押圧力での運用が可能となっている。
また、７μｍ以下の体積平均粒径のトナーを実用可能とすることにより、画質面での向上、低付着量化によるランニングコストの低減を図ることが可能となっている。
【００２５】
なお、測定手段としては、従来の感光体−弾性体ブレード間摩擦力測定方法では、ブレードの粘性等の影響が強く表れるため、接触部において振動が発生し、正確な数値が得られないことから、図７のように弾性体ブレード０１７とＰＴＦＥテープ（日東電工製  ニトフロン  Ｎｏ．９０３ＵＬ）間に１００ｇｆの荷重を印加した状態で、弾性体ブレード０１７をデジタルフォースゲージ（ＳＨＩＭＰＯ製ＦＧＣ−２Ｂ）にて引っ張り、弾性体ブレード０１７が動き始めた際の静止摩擦力をデジタルフォースゲージから読み取り、摩擦係数に換算する方法により求めた。この結果、弾性体の摩擦係数が１．０以下のものを選択し評価している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る画像形成ユニットを示した概略構成図。
【図２】本実施形態における感光体とクリーニング装置との位置関係を示した概略構成図。
【図３】本実施形態におけるクリーニング装置の構成を示した概略構成図。
【図４】本実施形態に係るクリーニングブレードの構成を示した概略構成図。
【図５】本実施形態における測定手段を示した概略構成図。
【図６】本実施形態における感光体摩擦係数と弾性体ブレードの摩擦係数においてクリーニング不良の発生する関係を示した図。
【図７】本実施形態における弾性体ブレードと感光体との摩擦係数を示した図。
【符号の説明】
【００２７】
０１  感光体
０２  帯電装置
０４  現像ユニット
０５  現像剤
０６  中間転写装置
０７  転写ローラ
０８  ２次転写部
０１０  クリーニング装置
０１１  クリーニングブレード
０１２  トナー回収ケース
０１３  支点軸
０１４  可動部材
０１５  引張バネ
０１６  スクリュー
０１７  弾性体ブレード
０１８  支持部材
１００  画像形成ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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