(57)【要約】【課題】小粒径の略球形トナーに対するクリーニング性及び耐久性に優れたクリーニングブレードを得る。【解決手段】回転する像担持体上に潜像を形成し、この潜像を現像してトナー像を形成し、このトナー像を転写媒体上に転写する画像形成方法において、転写後に像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニングブレードに、最大変位と塑性変位の差を示す弾性変位の最大変位に対する割合で表される弾性変位率が５０％以上の弾性体を用いる。【選択図】図２
2005181782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体表面に当接して該像担持体上に残留するトナーを清掃除去するクリーニングブレードにおいて、最大変位と塑性変位の差を示す弾性変位の最大変位に対する割合で表される弾性変位率が５０％以上の弾性体からなることを特徴とするクリーニングブレード。
【請求項２】
前記弾性体は、反発弾性率が４０％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ブレード。
【請求項３】
前記弾性体は、曲げ角度５度、支点からの距離５mmでの力で表される曲げ剛度が７００ｍＮ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ブレード。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のクリーニングブレードを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
回転する像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像してトナー像を形成し、該トナー像を転写媒体上に転写する画像形成方法において、転写後に前記像担持体上に残留するトナーを、最大変位と塑性変位の差を示す弾性変位の最大変位に対する割合で表される弾性変位率が５０％以上である弾性体からなるクリーニングブレードを用いて清掃除去することを特徴とする画像形成方法。
【請求項６】
前記弾性体は、反発弾性率が４０％以上であることを特徴とする請求項５記載の画像形成方法。
【請求項７】
前記弾性体は、曲げ角度５度、支点からの距離５mmでの力で表される曲げ剛度が７００ｍＮ以上であることを特徴とする請求項５記載の画像形成方法。
【請求項８】
体積平均粒径５．５μｍ以下のトナーを用いることを特徴とする請求項５記載の画像形成方法。
【請求項９】
円形度０．９５以上のトナーを用いることを特徴とする請求項５記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電転写プロセスを利用する複写機、プリンター等の画像形成装置のクリーニングブレード、及びそれを用いる画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転写型の画像形成装置では、帯電器で一様に帯電した潜像担持体としての例えば感光体上に、原稿画像の露光を行って潜像を形成した後、この潜像に現像装置でトナーを付着させてトナー像として可視像化する。このトナー像を、転写装置で転写紙あるいは中間的な転写媒体に転写する。そして、転写後の感光体上に残留したトナーを、クリーニング装置によって感光体上から除去し、感光体を継続して繰り返し使用している。
【０００３】
このクリーニング装置としては、クリーニングブレードを用いたクリーニング装置、導電性あるいは絶縁性の繊維からなるファーブラシローラを用いたクリーニング装置、研磨能力を有するクリーニングローラを用いたクリーニング装置、潤滑剤物質を自らに内包したクリーニングローラを用いたクリーニング装置、磁性体粉末をローラ表面に配した磁気ブラシローラを用いたクリーニング装置、吸引器を用いたクリーニング装置など、各種方式のものが知られている。最も広く使用されている方式はクリーニングブレードを用いる方式である。簡潔な構造であり、かつトナー除去性も高い。しかしながら、上記のいずれの方式においても、高画質のために採用が検討されている平均粒径分布が７μｍ以下であるトナーや球形のトナーに対しては、クリーニング能力の余裕度確保が困難である。
【０００４】
トナー粒径を小さくする製造方法としては、製造コスト面から従来の粉砕法ではなく重合法が有力である。重合法により製造された小粒径トナーは、形状が球形に近く、粒度分布がシャープであることから、細線の再現性やディジタル画像のドット再現性等に優れた良好な画質が得られるという特徴を持っている。しかしながら、小粒径の重合トナーは、従来の粉砕法で製造されたトナーに比べ形状が真球に近いこと及び粒径が小さくなっていることでクリーニングすることが難しく、すり抜けや黒ポチ等のクリーニング不良が発生するという欠点を持つ。特に、クリーニングブレードを用いた場合には、ブレードのエッジが繰り返しの使用により磨耗したり欠けたりした場合、クリーニング不良が発生し易くなる。また、使い込みにより、感光体が磨耗し微細な凹凸ができ、表面粗さが大きくなった場合にもクリーニング不良が発生し易くなる。上記クリーニングブレードの磨耗や欠けを防止するためにブレード表面に滑剤を塗布又は供給する方法が広く用いられている。
【０００５】
クリーニングブレードを用いた方式において、クリーニング不良を防止する方法としては、トナーの一定量を意識的にクリーニングブレードに供給し、トナーを滑剤として使用する方法（例えば、特許文献１参照。）や、ブレード物性を特定して耐久性に優れたクリーニングブレードを得る方法（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
しかしながら、特許文献１では、すり抜けの多いトナーでは滑剤として機能するよりもブレードの研磨剤として機能する場合があり、むしろ、クリーニングブレードの磨耗を促進している。また、特許文献２では、小粒径の球形トナーの場合にはかならずしも、十分なクリーニング性、耐久性を得られるものではない。
【特許文献１】特開２００２−７２７１３号公報
【特許文献２】特開平９−５０２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来技術では、高画質の実現が可能な小粒径の略球形トナーを使用した場合、クリーニングブレードを用いた方式においても、すり抜けやクリーニングブレードの磨耗、欠けによってクリーニング不良を発生し易いという問題があり、クリーニングブレードに対しては、十分なクリーニング性を有するとともに長期間使用しても磨耗や欠けを生じにくい耐久性に優れていることが望まれている。
本発明は、上記問題に対処してなされたもので、磨耗や欠けに対する耐久性を向上させたクリーニング性の良好なクリーニングブレードを提供することを目的とする。
また本発明は、小粒径の略球形トナーに対するクリーニング性に優れ、高画質を実現することができる画像形成方法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】
【０００７】
すなわち、請求項１の発明は、回転する像担持体表面に当接して該像担持体上に残留するトナーを清掃除去するクリーニングブレードにおいて、最大変位と塑性変位の差を示す弾性変位の最大変位に対する割合で表される弾性変位率が５０％以上である弾性体からなることを特徴とするクリーニングブレードである。また本発明によれば、上記クリーニングブレードを備えた画像形成装置が提供される。
また、請求項５の発明は、回転する像担持体上に潜像を形成し、この潜像を現像してトナー像を形成し、このトナー像を転写媒体上に転写する画像形成方法において、転写後に像担持体上に残留するトナーを、最大変位と塑性変位の差を示す弾性変位の最大変位に対する割合で表される弾性変位率が５０％以上である弾性体からなるクリーニングブレードを用いて清掃除去することを特徴とする。画像形成方法である。
【０００８】
ブレード弾性体の弾性変位率が５０％以下であると像担持体である感光体やトナーにより加えられる応力が、例えば熱エネルギーとして内部に蓄積し、塑性変形をもたらす。この塑性変形はクリーニングブレードの磨耗となってあらわれ、耐久性が低下する。弾性変位率は十分に高い方がよく、好ましくは６５％以上である。
【０００９】
ブレード弾性体の反発弾性率は４０％以上が好ましい。反発弾性率は高い方が一般にクリーニング性がよく有利である。また、反発弾性が高い方が、感光体に接するブレードエッジに滞留して研磨剤としてはたらくおそれのあるトナーの量が少なくなる傾向が見られ、ブレードの耐久性に関して有利である。
【００１０】
さらに、ブレード弾性体の曲げ剛度は７００ｍＮ以上が好ましい。より好ましくは８００ｍＮ以上である。曲げ剛度が高いとトナークリーニングの余裕度が向上する。感光体にクリーニングブレードを当接する際、ある程度たわませて当接しているが、曲げ剛度が高いと感光体に対するクリーニングブレードの圧力が高くなる。そのため、トナーのすり抜けを防止する効果が高くなると考えられる。
【００１１】
上記特性を有する弾性体によりクリーニングブレードを形成することにより、体積平均粒径が５．５μｍ以下の小粒径のトナーを用いても良好にクリーニングすることが可能となり、解像度や文字のシャープネスが高くハーフトーンムラのない高画質の画像形成が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、弾性変位率５０％以上の弾性体を用いることにより、長期使用によっても磨耗や欠けの発生しにくい耐久性及びクリーンニング性に優れたクリーニングブレードを得ることができ、小粒径の略球形トナーに対してもクリーニング不良を発生することなく画像を形成することが可能となり、高画質を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用する電子写真方式の画像形成装置の一例を概略的に示すものである。図１において、この画像形成装置は、感光体１１と、感光体１１の表面を一様に帯電する帯電器１２と、露光Ｌを照射することにより感光体１１表面に静電潜像を形成する露光手段（図示せず）と、静電潜像をトナー像に現像する現像ユニット１３と、転写紙Ｐを帯電し感光体１１上のトナー像を転写紙Ｐ上に移動させる転写帯電器１４と、転写されずに感光体１１上に残ったトナーを除去するクリーニングユニット１５とで構成されている。また、クリーニングユニット１５は、ユニットハウジング２０と、廃トナー搬送部材２１と、入り口シール２２と、ブレード保持部材によってユニットハウジング２０に固定されたクリーニングブレード２４とで構成されている。
【００１４】
上記画像形成装置において、感光体１１は帯電器１２により表面が一様に帯電した後、露光Ｌを照射されることにより、感光部位と非感光部位で異なる静電潜像が形成される。現像ユニット１３には帯電したトナー粒子が保持されており、感光体１１表面に近接させられることにより、感光体１１の電位とトナーの電荷に対応して感光体１１上の画像部にのみ選択的にトナーが付着する。その後、感光体１１上のトナー像は、転写帯電器１４の電位により転写紙Ｐ上に転写される。転写されずに残ったトナーは、クリーニングユニット１５へ運ばれ、クリーニングブレード２４により感光体１１表面から掻き取られる。
【００１５】
上記画像形成装置に本発明を適用した実施の形態においては、クリーニングブレード２４は、弾性変位率が５０％以上の弾性体からなることが好ましい。ここで、弾性変位率は、ダイナミック微小表面硬度計(例えば、島津製作所製ＤＵＨ−２０１）を用いて負荷除荷試験を行い、図２に示すような最大変位、塑性変位、弾性変位（＝最大変位−塑性変位）を求めることによって、弾性変位率＝弾性変位/最大変位＊１００から算出される。
【００１６】
負荷除荷試験は、図２において、ダイヤモンド圧子がサンプルに接触した点ａから一定負荷速度で圧子を押し込み（負荷過程）、設定荷重に達した点ｂ（＝最大変位）で一定時間制止し、さらに一定除荷速度で圧子を引き上げ（除荷過程）、最終的に圧子に負荷がかからなくなった点ｃ（＝塑性変位）まで行い、荷重と圧子の深さを測定する。なお、本実施の形態では、三角錐型の圧子（三角錐頂点の角度１１５度）を用い、加重０．１ｇ、温度２２℃、湿度５５％の測定条件で負荷除荷試験を行い、弾性変位率を求めている。
【００１７】
上記負荷除荷試験によって求められる弾性変位率が５０％より小さい弾性体では、感光体やトナーにより加えられる応力が、例えば熱エネルギーとして内部に蓄積し、塑性変形をもたらす。この塑性変形はクリーニングブレードの磨耗となってあらわれ、耐久性が低下する。弾性変位率は十分に高い方がよく、好ましくは６５％以上である。
【００１８】
また、クリーニングブレード２４は、反発弾性率が高い方が一般にクリーニング性がよく有利であるが、同時にまたブレードの耐久性に関しても有利である。それは、反発弾性が高い方が感光体に接するブレードエッジに滞留するトナーの量が少なくなる傾向があり、滞留するトナーが研磨剤として働く可能性を低減できるためと考えられる。反発弾性率は４０％以上が好ましく、より好ましくは５０％以上である。
【００１９】
また、クリーニングブレード２４は、曲げ剛度が高い方がよい。クリーニングブレードは感光体にある程度たわませて当接しているが、曲げ剛度が高いと感光体に対するクリーニングブレードの圧力が高くなり、トナーのすり抜けを防止する効果が高くなるため、トナークリーニングの余裕度が向上する。
【００２０】
さらに、クリーニングブレード２４は、表面の摩擦係数が１．０以下であると磨耗耐久性が高くなり、好ましい。摩擦係数が１．０より高い場合には感光体によって変形させられる力が強くなり、塑性変形、ブレードエッジ磨耗へと変化し、耐久性が低くなると考えられる。
【００２１】
本実施の形態においては、体積平均粒径７μm以下の小粒径の略球形トナーに対しても良好なクリーニング性を有することができるため、解像度や文字のシャープネスが高い高画質画像を得るために、体積平均粒径７μm以下の小粒径の略球形トナーが使用される。なお、好ましくは体積平均粒径５．５μm以下のトナーを用いると解像度や文字のシャープネスが高い画像を得ることができ、円形度０．９５以上のトナーであれば、転写性のよい、ハーフトーンムラのない画像を得ることができる。
【００２２】
上記特性を有するクリーンニングブレードは、従来公知の組成、工法で製造することができる。一般的に高弾性の得られやすいウレタンゴムなどを用いることができる。
ウレタンゴムは、通常、ポリオール成分としてポリエチレンアジペートエステルやポリカプロラクトンエステルを用い、ポリイソシアネート成分として4,4'−ジフエニルメタンジイソシアネートを用いてプレポリマーを調製し、これに硬化剤及び必要に応じて触媒を加えて、所定の型内にて架橋し、炉内にて後架橋させた後、常温で放置熟成することによって製造される。
【００２３】
高分子量ポリオールとしては、例えば、アルキレングリコールと脂肪族二塩基酸との縮合体であるポリエステルポリオール、例えば、エチレンアジペートエステルポリオール、ブチレンアジペートエステルポリオール、ヘキシレンアジペートエステルポリオール、エチレンプロピレンアジペートエステルポリオール、エチレンブチレンアジペートエステルポリオール、エチレンネオペンチレンアジペートエステルポリオールのようなアルキレングリコールとアジピン酸とのポリエステルポリオール等のポリエステル系ポリオール、カプロラクトンを開環重合して得られるポリカプロラクトンエステルポリオール等のポリカプロラクトン系ポリオール、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）グリコール等のポリエーテル系ポリオール等が用いられる。
【００２４】
他に低分子量ポリオールとしては、例えば、1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキノン−ビス（2−ヒドロキシエチル）エーテル、3,3'−ジクロロ−4,4'−ジアミノジフエニルメタン、4,4'−ジアミノジフエニルメタン等の二価アルコールや、1,1,1−トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、1,1,1−トリス（ヒドロキシエトキシメチル）プロパン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール等の三価及びそれ以上の多価アルコールを挙げることができる。
【００２５】
硬化触媒の具体例として、例えば、2−メチルイミダゾールや1,2−ジメチルイミダゾールを挙げることができるが、特に、1,2−ジメチルイミダゾールが好ましく用いられる。このような触媒は、通常、主剤１００重量部に対して、０.０１〜０.５重量部、好ましくは０.０５〜０.３重量部の範囲で用いられる。
【００２６】
本実施の形態で使用される小粒径の略球形トナーは、例えば、少なくともバインダー用の樹脂材料又は／及びそのプレポリマー、着色剤、離型剤を有機溶媒中に含むトナー材料の有機溶媒液を水系媒体中に微細液滴状に分散させた後、有機溶媒及び水系媒体を除去することにより得られる。あるいは、微細液滴状に分散している間もしくはその後に、該液滴中のプレポリマーを架橋及び／又は伸長反応させた後、有機溶媒及び水系媒体を除去することにより製造することができる。
好適には、少なくとも有機溶媒中に、活性水素を有する化合物及びこれと反応可能な部位を有する重合体、又は、分子内に活性水素及びこれと反応可能な部位を同時に有する自己重合性材料、着色剤、離型剤を、好ましくはこれらを含有した組成物の形で、溶解又は分散させ、活性水素と反応可能な部位を反応させた後、もしくは反応させながら、有機溶媒及び水系媒体を除去し、洗浄、乾燥することができる。反応時に攪拌強さを調整したり、乾燥後に強攪拌することでトナーの円形度を調整してもよい。樹脂材料及びそのプレポリマーとしては、各種の材料を用いることができ、特にポリエステル樹脂及びポリエステルプレポリマーを好ましく用いることができる。
これらは単なる１例であって、球形トナーは、このような製法以外の方法で製造しても無論、かまわない。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに説明する。
ポリウレタン系のクリーニングブレードを４種類試作した。ブレード１、２、３、４の特性値を表１に示す。弾性変位率は、ダイナミック微小表面硬度計ＤＵＨ−２０１（島津製作所製）を用い、三角錐頂点の角度１１５度の三角錐型の圧子により、加重０．１ｇ、温度２２℃、湿度５５％の測定条件で測定して求めた。反発弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ６２５５に従って求めた。曲げ剛度は、全自動デジタルクラーク剛度計（熊谷理機）により、幅２０ｍｍ長さ５０ｍｍ厚さ２ｍｍの試験片を用い、曲げ角度５度、支点からの距離５ｍｍでの力を測定して求めた。
【００２８】
【表１】
2005181782.tif 000003
【００２９】
また、重合法により粒度、円形度の異なるトナーを３種類試作した。トナーＡ、Ｂ、Ｃの体積平均粒径及び円形度を表２に示す。体積平均粒径及び円形度は、Ｓｙｓｍｅｘ製ＦＰＩＡ−２１００を用いて測定した。
【００３０】
【表２】
2005181782.tif 000004
【００３１】
次に、(株)リコー製のプリンターＩＰＳＩＯ−ＣＯＬＯＲ８０００に表１に示すブレード１、２、３、４及び表２に示すトナーＡ、Ｂ、Ｃを用いて印刷し、クリーニングブレードの磨耗及び画質の評価を行った。評価結果を表３に示す。ランク評価は５を優良とし１を不良とする１０段階評価で行った。画像解像度は１ｍｍ当たりのラインペアの解像本数で評価した。
【００３２】
【表３】
2005181782.tif 000005
【００３３】
表１〜３から明らかなように、弾性変位率が５０％以下のブレード４は、１０万枚印刷後にはかなり磨耗し、クリーニング性が大きく低下した。また、弾性変位率、反発弾性率、曲げ剛度ともに最も高いブレード３は、クリーニング性、耐久性ともに最も優れた値を示した。さらに、ブレード３に対して体積平均粒径及び円形度の異なるトナーＡ、Ｂ、Ｃを用いた印刷試験では、体積平均粒径６μｍ以上のトナーＣに比べて、体積平均粒径５．５μｍ以下のトナーＡ、Ｂは、画像解像度、ドット再現性、ハーフトーン均一性の向上が認められた。中でも、最小粒径のトナーＢによる印刷が最も高画質であった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】負荷除去試験による荷重−深さ曲線及び最大変位、塑性変位、弾性変位を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１    感光体
１２    帯電器
１３    現像ユニット
１４    転写帯電器
１５    クリーニングユニット
２４    クリーニングブレード
【図１】
2005181782.tif 000006
【図２】
2005181782.tif 000007