(57)【要約】【課題】スティックスリップ現象の発生を抑制し、クリーニングブレードの欠けや異常磨耗を防止する、耐久性に優れたクリーニングブレード、クリーニング装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】表面の静摩擦係数が０．３〜０．５の像担持体２に対してエッジ部を当接させながら、像担持体の回転方向ｘに対してカウンタ方向ｙで配置される硬度６５〜８０のクリーニングブレード１であって、該クリーニングブレードにおける像担持体との当接エッジ部を構成する側面のうち像担持体の回転方向で上流側の側面１ａに、長手方向に沿って溝３を有することを特徴とするクリーニングブレード、該クリーニングブレードを備えたクリーニング装置、および該クリーニング装置を備えた画像形成装置。【選択図】図１
2008233338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の静摩擦係数が０．３〜０．５の像担持体に対してエッジ部を当接させながら、像担持体の回転方向に対してカウンタ方向で配置される硬度６５〜８０のクリーニングブレードであって、該クリーニングブレードにおける像担持体との当接エッジ部を構成する側面のうち像担持体の回転方向で上流側の側面に、長手方向に沿って溝を有することを特徴とするクリーニングブレード。
【請求項２】
深さ５〜１００μｍおよび幅５〜１００μｍの溝を、像担持体と当接するエッジから１０〜１００μｍ離れた位置で有する請求項１に記載のクリーニングブレード。
【請求項３】
請求項１または２に記載のクリーニングブレードを備えたクリーニング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のクリーニング装置を備えた画像形成装置。
【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、クリーニング装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置のように、感光体や中間転写体等の像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を転写材に転写して出力画像を得る画像形成装置では、転写を行った後の像担持体上に残ったトナーが次の画像形成に影響を及ぼさないように、像担持体を清掃する必要がある。清掃手段としてはクリーニングブレードが広く使われている。クリーニングブレードは従来より単なる直方体形状のものが用いられている。
【０００３】
しかしながら、図７に示されるように、クリーニングブレード１０１はエッジ部を像担持体１０２に当接させながら、像担持体の回転方向ｘに対してカウンタ方向ｙで配置されると、像担持体１０２の回転・駆動に伴って、像担持体の回転方向と当該方向と逆の方向との間でエッジ部の振動ｂが起こり、瞬間的に通常時よりも更に高い圧力が発生した（スティックスリップ現象）。その結果、長期使用時において像担持体と当接するエッジ部に欠けや異常磨耗が起こり、ブレードの耐久性に問題があった。
【０００４】
そこで、エッジ部に丸みを持たせる試みがなされている（特許文献１）。しかしながら、クリーニング性を確保するために比較的大きな当接力を要した。
またエッジ部に突起物を設けることが考えられるが、スティックスリップ現象はやはり生じるので、ブレードは十分な耐久性が得られなかった。
【特許文献１】特開平６−３３２３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、スティックスリップ現象の発生を抑制し、クリーニングブレードの欠けや異常磨耗を防止する、耐久性に優れたクリーニングブレード、クリーニング装置およ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】
【０００６】
本発明は、表面の静摩擦係数が０．３〜０．５の像担持体に対してエッジ部を当接させながら、像担持体の回転方向に対してカウンタ方向で配置される硬度６５〜８０のクリーニングブレードであって、該クリーニングブレードにおける像担持体との当接エッジ部を構成する側面のうち像担持体の回転方向で上流側の側面に、長手方向に沿って溝を有することを特徴とするクリーニングブレード、該クリーニングブレードを備えたクリーニング装置、および該クリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、像担持体の回転・駆動時において、クリーニングブレードに起こる局所的な応力の集中を緩和できるため、スティックスリップ現象の発生を抑制できる。そのため、クリーニングブレードの欠けや異常磨耗を防止でき、クリーニングブレードの寿命を長く保つことができるので、長期にわたって安定した良好なクリーニング性を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一実施形態にかかるクリーニングブレードは、像担持体に対してエッジ部を当接させながら、像担持体の回転方向に対してカウンタ方向で配置されて使用されるものである。換言すると、本クリーニングブレードは、像担持体の回転に対向するように傾斜させて当接・配置させる。
【０００９】
例えば、図１に示すように、クリーニングブレード１は、像担持体２に対してエッジ部を当接し、かつ像担持体の回転方向ｘに対してカウンタ方向ｙで配置される。図１は、クリーニングブレードを像担持体に当接させて使用するときの概略断面構成図であって、像担持体２の軸方向に対して垂直な断面図である。
【００１０】
クリーニングブレード１は長手方向が像担持体２の軸方向と平行になるように配置され、当該クリーニングブレード１における像担持体２との当接エッジ部を構成する側面（１ａ、１ｂ）のうち像担持体の回転方向ｘで上流側の側面１ａに、長手方向に沿って連続的に溝３を有している。クリーニングブレード１の側面１ａに溝を形成することにより、像担持体の回転・駆動時において、クリーニングブレードに起こる局所的な応力の集中を緩和でき、結果としてスティックスリップ現象の発生を抑制できる。溝を有さないクリーニングブレードでは、像担持体の回転・駆動時において、局所的な応力の集中が起こるため、スティックスリップ現象が発生し、クリーニングブレードに欠けや異常磨耗が生じる。
【００１１】
溝の寸法および形成位置は、本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではない。例えば、深さ５〜１００μｍ、特に１０〜１００μｍおよび幅５〜１００μｍ、特に１０〜１００μｍの溝を、クリーニングブレードにおける像担持体と当接するエッジから１０〜１００μｍ離れた位置に形成することができる。
【００１２】
本明細書中、溝の寸法および形成位置は、クリーニングブレードの長手方向に対して垂直な概略断面を表す図２に示されるように、深さは溝形成面１ａからの最大彫り込み深さ、幅は最大幅、形成位置は像担持体との当接エッジからの距離を指すものとする。クリーニングブレードの厚みは通常、１〜３ｍｍ程度である。
【００１３】
溝の断面形状は、例えば図２において、四角形状を有しているが、これに制限されるものではなく、例えば、他の多角形状（三角形状、五角形状等）、半円形状等であってもよい。
溝は、図２において１本しか形成されていないが、これに制限されるものではなく、２本以上の溝が長手方向に沿って形成されてもよい。
【００１４】
クリーニングブレード１の上流側の側面１ａにおける溝３領域以外の領域は平面形状を有さなければならないというわけではなく、例えば凸部を長手方向に沿って連続的に有してもよい。成形性の観点から、側面１ａにおける溝３領域以外の領域は平面形状を有することが好ましい。
【００１５】
クリーニングブレード１は硬度６５〜８０を有するものであり、通常はポリウレタンゴム等の公知のクリーニングブレード材料からなっている。硬度が低すぎると、エッジ部が像担持体の回転に引き込まれ易くなり、スティックスリップ現象を起こしやすくなる。
硬度はゴム硬度計（ＥＳＡ型；エラストロン社製）によって測定された値を用いている。
【００１６】
クリーニングブレード１は、押出成形によって所定寸法の直方体等の成形体を形成し、エンドミルカッターを用いて所定寸法の溝を所定の位置に形成することによって製造可能である。
【００１７】
クリーニングブレード１を像担持体に当接させて配置する際のクリーニングブレードの当接条件は特に制限されず、例えば当接角度は１０〜２０°、当接力は１０〜４０Ｎ／ｍであってよい。
【００１８】
当接角度は、いわゆる実効当接角であって、クリーニングブレード１を配置したときの概略見取り図である図９に示すように、像担持体２停止時における当接状態のクリーニングブレード１と像担持体２との接触部先端の角度Ａである。
当接力は、図９に示すように、クリーニングブレード１が像担持体２に圧接している状態での力Ｂであり、当接角Ａおよび食い込み量Ｃによって制御可能である。
【００１９】
クリーニングブレード１が当接される像担持体は表面の静摩擦係数が０．３〜０．５のものであり、例えば、いわゆる感光体であってもよいし、または感光体表面に形成されたトナー像を自己の表面に転写させた後、当該トナー像を紙等の記録材にさらに転写させるための中間転写体であってもよい。静摩擦係数が大きすぎると、エッジ部が像担持体の回転に引き込まれ易くなり、スティックスリップ現象を起こしやすくなる。
静摩擦係数はトライボギアミューズ９４ｉＩＩ（新東科学社製）によって測定された値を用いている。
【００２０】
像担持体の周速および外径は特に制限されず、例えば周速は３０〜５００ｍｍ／ｓ、外径は２０〜１００ｍｍであってよい。
【００２１】
クリーニングブレード１をクリーニング装置で使用すると、図１に示すように、クリーニングブレードは像担持体２の回転・駆動によってエッジ部の上流側側面１ａが像担持体２の回転に引き込まれた状態になるものの、当該状態を継続して維持するので、振動（スティックスリップ現象）が防止される。
【００２２】
クリーニング装置の一例を図３に示す。図３において、クリーニング装置１０はクリーニングブレード１、および当該クリーニングブレードによって像担持体表面から分離・除去されたトナーを収容するためのクリーニング槽１１を有してなっており、所望により分離・除去されたトナーをクリーニング槽１１内部に誘導するための廃トナー搬送装置１２をさらに有している。
【００２３】
クリーニング装置は、像担持体上にトナー像を形成し、当該トナー像を転写材に転写して出力画像を得る画像形成装置に装備可能である。画像形成装置の一例を図４に示す。図４はタンデム式のフルカラー画像形成装置の概略断面図を示す。図４において、フルカラー画像形成装置３０は４つの作像部２０を有し、各作像部２０で現像されたトナー像は中間転写ベルト２１に一次転写され、その後、給紙装置２３から搬送された転写媒体へ二次転写ローラ２２によって二次転写されるようになっている。トナー像を転写された転写媒体はさらに搬送され、定着器２４によって定着され排紙される。
【００２４】
各作像部２０においては、像担持体（感光体）２、帯電装置１５、露光装置１６、現像装置１７、およびクリーニング装置１０が装備されており、クリーニング装置１０において上述のクリーニングブレード１が使用される。図４においてクリーニングブレード１は板金からなるホルダー１８によって保持されている。
【実施例】
【００２５】
実験例１
（クリーニングブレードの製造）
押出成形によってポリウレタンゴムからなる所定の硬度の直方体（３００ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ）を得た。次いで、エンドミルカッターにより所定寸法の溝を所定の位置に形成し、図２に示すようなクリーニングブレードを得た。
【００２６】
（耐久試験）
クリーニングブレードを感光体のクリーニング用ブレードとしてプリンター（ｂｉｚｈｕｂＣ２５０；コニカミノルタ社製）に組み込んで、所定の条件で１０万枚の耐久試験を行い、スティックスリップ現象、クリーニングブレードエッジ部およびクリーニング直後の像担持体上の残留トナーについて観察した。クリーニングブレードは、図１に示すように、像担持体に対してエッジ部を当接させ、かつ像担持体の回転方向ｘに対してカウンタ方向ｙで配置させた。クリーニングブレードの硬度、溝の深さ、幅および形成位置、ならびに像担持体の静摩擦係数は表に記載の通りであり、他の条件は以下の通りである。
クリーニングブレード；当接角度１３°、当接力３０Ｎ／ｍ；
像担持体；周速１６５ｍｍ／ｓ、外径３０ｍｍ。
【００２７】
○；スティックスリップ現象は起こらず、クリーニングブレードエッジ部に欠けおよび異常磨耗は観察されず、像担持体上の残留トナーは観察されなかった；
△；スティックスリップ現象が起こることがあったが、クリーニングブレードエッジ部に欠けおよび異常磨耗は観察されず、像担持体上の残留トナーは観察されなかった；
×；スティックスリップ現象が起こり、クリーニングブレードエッジ部に欠けおよび異常磨耗が観察され、像担持体上に残留トナーが観察された；
−；試験は行わなかった。
【００２８】
【表１】
2008233338.tif 000003
【００２９】
【表２】
2008233338.tif 000004
【００３０】
【表３】
2008233338.tif 000005
【００３１】
【表４】
2008233338.tif 000006
【００３２】
【表５】
2008233338.tif 000007
【００３３】
【表６】
2008233338.tif 000008
【００３４】
【表７】
2008233338.tif 000009
【００３５】
【表８】
2008233338.tif 000010
【００３６】
【表９】
2008233338.tif 000011
【００３７】
【表１０】
2008233338.tif 000012
【００３８】
【表１１】
2008233338.tif 000013
【００３９】
【表１２】
2008233338.tif 000014
【００４０】
【表１３】
2008233338.tif 000015
【００４１】
【表１４】
2008233338.tif 000016
【００４２】
【表１５】
2008233338.tif 000017
【００４３】
【表１６】
2008233338.tif 000018
【００４４】
【表１７】
2008233338.tif 000019
【００４５】
【表１８】
2008233338.tif 000020
【００４６】
実験例２
実験例１の表１０における溝深さ５０μｍおよび幅５０μｍの条件（以下、条件Ａという）で、像担持体の回転量変化に伴う当接力の推移を測定し、図５（Ａ）に示した。
一方、溝を形成しなかったこと以外、上記条件Ａと同様の条件（以下、条件Ｂという）で、像担持体の回転量変化に伴う当接力の推移を測定し、図５（Ｂ）に示した。
さらに、条件ＡおよびＢについて、像担持体の回転量変化に伴うエッジ移動距離の推移を測定し、図５（Ｃ）に示した。エッジ移動距離とは、像担持体静止時における像担持体とクリーニングブレードとの接触点を原点とし、像担持体駆動状態で接触点が原点からどれだけ移動しているか（図１のように引き込まれているか）を示す移動距離です。
【００４７】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は横軸が共通するものである。
溝が形成されている場合、図５（Ａ）より明らかなように、安定した当接力を維持している。
溝が形成されていない場合、図５（Ｂ）において波形が乱れている領域では、発生する応力にブレードが耐え切れなくなり、当接部が振動するスティックスリップ現象が起こっている。このとき、通常時の約２倍の当接力がブレードにかかっている。
図５（Ｃ）より、溝が形成されていない場合、像担持体回転量が約0.06mmのときにエッジ部が一時上流側に戻っていることがわかる。一方、溝が形成されている場合、安定した駆動状態を維持していることがわかる。
【００４８】
実験例３
溝を有するクリーニングブレードと溝を有しないクリーニングブレードとについて発生する応力のシミュレーションを行い、結果を図６と図８に示した。図６および図８はいずれも像担持体駆動時の初期におけるクリーニングブレードの像担持体との当接エッジ部を表しており、斜線間隔が小さいほど、発生する応力が大きいことを示している。なお、溝を有するクリーニングブレードは上記条件Ａのブレードであり、溝を有しないクリーニングブレードは上記条件Ｂのブレードである。
【００４９】
図６および図８より、溝が形成されているクリーニングブレードの方が、溝が形成されていないクリーニングブレードより、発生する応力の集中が緩和され、応力が分散されていることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明のクリーニングブレードは感光体や中間転写体等の像担持体のクリーニングに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態のクリーニングブレードと像担持体との関係を示す概略断面図である。
【図２】上記クリーニングブレードの拡大断面図である。
【図３】上記クリーニングブレードを備えたクリーニング装置の一例の概略断面図である。
【図４】上記クリーニングブレードを備えた画像形成装置の一例の概略断面図である。
【図５】（Ａ）は像担持体の回転量変化に伴う上記クリーニングブレードの当接力の推移を表すグラフであり、（Ｂ）は像担持体の回転量変化に伴う従来のクリーニングブレードの当接力の推移を表すグラフであり、（Ｃ）は上記クリーニングブレードおよび従来のクリーニングブレードについて、像担持体の回転量変化に伴うエッジ移動距離の推移を表すグラフである。
【図６】像担持体駆動初期に上記クリーニングブレードに発生する応力のシミュレーション結果を表す模式図である。
【図７】従来のクリーニングブレードと像担持体との関係を示す概略断面図である。
【図８】像担持体駆動初期に従来のクリーニングブレードに発生する応力のシミュレーション結果を表す模式図である。
【図９】クリーニングブレードを配置する際の当接角度および当接力を説明するための概略見取り図である。
【符号の説明】
【００５２】
１：クリーニングブレード、２：像担持体、３：溝、１０：クリーニング装置、１１：クリーニング槽、１２：廃トナー搬送装置。
【図１】
2008233338.tif 000021
【図２】
2008233338.tif 000022
【図３】
2008233338.tif 000023
【図４】
2008233338.tif 000024
【図５】
2008233338.tif 000025
【図６】
2008233338.tif 000026
【図７】
2008233338.tif 000027
【図８】
2008233338.tif 000028
【図９】
2008233338.tif 000029