(57)【要約】【課題】クリーニングブレードの局所的な摩耗を低減する。【解決手段】回転する像保持体に接触する接触部のマルテンス硬度の標準偏差が0.02N/mm2以下である場合、クリーニングブレードの局所的な摩耗が低減する。このように硬度のバラつきを小さくためには、イソシアネート化合物、フッ素化合物又はシリコーン化合物のうち少なくともいずれか１を含浸させる含浸改質処理を行うことが考えられる。含浸処理により、基材となるゴムの分子構造の微小な隙間に含浸材が充填される。これにより、含浸剤のバラつきが支配的になるため、クリーニングブレード全体の硬度のバラつきは小さくなる。【選択図】図５
2017062311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像保持体に接触する接触部のマルテンス硬度の標準偏差が0.02N/mm2以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
【請求項２】
前記接触部は、イソシアネート化合物、フッ素化合物又はシリコーン化合物のうち少なくともいずれか１を含浸させる含浸改質処理がなされている
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】
トナー像を像保持体に形成する作像エンジンと、
前記作像エンジンによって形成されたトナー像を前記像保持体からシートに転写する転写装置と、
前記像保持体に接触し、当該像保持体表面の残存物を除去する請求項１又は２に記載のクリーニングブレードと、
前記シートに前記トナー像を定着させる定着装置と
を備え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、クリーニングブレードおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式の画像形成装置においては、感光体等の像保持体の表面の残存トナー等を除去するための清掃手段として、クリーニングブレードが用いられている。特許文献１には、クリーニングブレードのマルテンス硬さに関し、エッジから内側50μmの位置で1.0〜5.0N/mm2とし、同100μmの位置で0.4〜0.8N/mm2とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３４３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、クリーニングブレードの局所的な摩耗を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、回転する像保持体に接触する接触部のマルテンス硬度の標準偏差が0.02N/mm2以下であることを特徴とするクリーニングブレードを提供する。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の構成において、前記接触部は、イソシアネート化合物、フッ素化合物又はシリコーン化合物のうち少なくともいずれか１を含浸させる処理がなされている。
【０００７】
また、請求項３に係る発明は、トナー像を像保持体に形成する作像エンジンと、前記作像エンジンによって形成されたトナー像を前記像保持体からシートに転写する転写装置と、前記像保持体に接触し、当該像保持体表面の残存物を除去する請求項１又は２に記載のクリーニングブレードと、前記シートに前記トナー像を定着させる定着装置とを備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、クリーニングブレードの局所的な摩耗が低減される。
硬度ばらつきが規定値以下の場合、局所摩耗が発生せず、CLN性が担保される。
含浸処理によって物性バラつきを小さくすることで、目標とする硬度ばらつきを実現する
画像形成装置に用いることによって、長期にわたりCLN不良を起こさず、良好な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略模式図である。
【図２】本実施形態に係るクリーニング装置の一例を示す模式断面図である。
【図３】本実施形態に係るクリーニングブレードの一例を示す概略図である。
【図４】ブレード１〜ブレード４についてのマルテンス硬さの平均値（右縦軸）と標準偏差（左縦軸）を算出した結果を示す図である。
【図５】各ブレードについての局所摩耗の発生状況と、トナー像における不良画像の発生状況とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
（画像形成装置）
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の一例を示す概略模式図であり、いわゆるタンデム型の画像形成装置について示したものである。 画像形成装置１００は、本体ハウジング２１内に四つの色（本実施の形態ではブラック、イエロ、マゼンタ、シアン）の作像エンジン２２（具体的には２２ａ乃至２２ｄ）を配列し、その上方には各作像エンジン２２の配列方向に沿って循環搬送される中間転写ベルト２３０が含まれるベルトモジュール２３を配置する一方、本体ハウジング２１の下方には用紙等の記録シート（図示せず）が収容される記録シート供給カセット２４を配置すると共に、この記録シート供給カセット２４からの記録シートの搬送路となる記録シート搬送路２５を垂直方向に配置したものである。
【００１１】
各作像エンジン２２（２２ａ乃至２２ｄ）は、中間転写ベルト２３０の循環方向上流側から順に、例えばブラック用、イエロ用、マゼンタ用、シアン用（配列は必ずしもこの順番とは限らない）のトナー像を形成するものであり、回転する像保持体である各感光体ユニット３０と、各現像ユニット３３と、共通する一つの露光ユニット４０とを備えている。感光体ユニット３０は、例えば感光体３１と、この感光体３１を予め帯電する帯電装置（帯電ロール）３２と、感光体３１上の残留トナーを除去するクリーニング装置３４とを一体的にサブカートリッジ化したものである。また、現像ユニット３３は、帯電された感光体３１上に露光ユニット４０にて露光形成された静電潜像を対応する色トナー（本実施の形態では例えば負極性）で現像するものであり、例えば感光体ユニット３０からなるサブカートリッジと一体化されてプロセスカートリッジ（所謂Ｃｕｓｔｏｍｅｒ  Ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ  Ｕｎｉｔ）を構成している。尚、感光体ユニット３０を現像ユニット３３から切り離して単独のプロセスカートリッジとしてもよい。トナーカートリッジ３５（３５ａ乃至３５ｄ）は各現像ユニット３３に各色成分トナーを補給する。
【００１２】
露光ユニット４０は、ユニットケース４１内に例えば四つの半導体レーザ（図示せず）、一つのポリゴンミラー４２、結像レンズ（図示せず）および各感光体ユニット３０に対応するそれぞれミラー（図示せず）を格納し、各色成分毎の半導体レーザからの光をポリゴンミラー４２で偏向走査し、結像レンズ、ミラーを介して対応する感光体３１上の露光ポイントに光像を導くよう配置したものである。
【００１３】
ベルトモジュール２３は、例えば一対の支持ロール（一方が駆動ロール）２３１，２３２間に中間転写ベルト２３０を掛け渡したものである。各感光体ユニット３０の感光体３１に対応した中間転写ベルト２３０の裏面には一次転写装置（本例では一次転写ロール）５１が配置され、この一次転写装置５１にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、感光体３１上のトナー像を中間転写ベルト２３０側に静電的に転写する。更に、中間転写ベルト２３０の最下流作像エンジン２２ｄの下流側の支持ロール２３２に対応した部位には二次転写装置５２が配置されており、中間転写ベルト２３０上の一次転写像を記録シートに二次転写する。
【００１４】
二次転写装置５２は、中間転写ベルト２３０のトナー像保持面側に圧接配置される二次転写ロール５２１と、中間転写ベルト２３０の裏面側に配置されて二次転写ロール５２１の対向電極をなす背面ロール（本例では支持ロール２３２を兼用）とを備えている。そして、例えば二次転写ロール５２１が接地されており、また、背面ロール（支持ロール２３２）にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加される。中間転写ベルト２３０の最上流作像エンジン２２ａの上流側にはベルトクリーニング装置５３が配置されており、中間転写ベルト２３０上の残留トナーを除去する。
【００１５】
記録シート供給カセット２４には、記録シートをピックアップする送出しロール６１が設けられている。この送出しロール６１の直後には記録シートを送出する搬送ロール６２が配置されると共に、二次転写部位の直前に位置する記録シート搬送路２５には記録シートを定められたタイミングで二次転写部位へ供給するレジストレーションロール（位置合わせロール）６３が配置されている。一方、二次転写部位の下流側に位置する記録シート搬送路２５には定着装置６６が設けられ、この定着装置６６の下流側には記録シート排出用の排出ロール６７が設けられており、本体ハウジング２１の上部に形成された排紙部６８に排出記録シートが収容される。
【００１６】
本体ハウジング２１の側方には手差し供給装置（ＭＳＩ）７１が設けられており、この手差し供給装置７１上の記録シートは送出しロール７２および搬送ロール６２にて記録シート搬送路２５に向かって送出される。本体ハウジング２１には両面記録用ユニット７３が付設されており、この両面記録用ユニット７３は、記録シートの両面に画像記録を行う両面モード選択時に、片面記録済みの記録シートを排出ロール６７を逆転させ、かつ、入口手前の案内ロール７４にて内部に取り込み、搬送ロール７７にて内部の記録シート戻し搬送路７６に沿って記録シートを搬送し、再度位置合わせロール６３側へと供給するものである。
【００１７】
このような構成の画像形成装置１００において、各作像エンジン２２（２２ａ乃至２２ｄ）が各色に対応した単色トナー像を形成すると、各色の単色トナー像は中間転写ベルト２３０表面に、元の原稿情報と一致するよう順次重ね合わせて一次転写される。続いて、中間転写ベルト２３０表面に転写されたカラートナー像は、二次転写装置５２にて記録シート表面に転写され、カラートナー像が転写された記録シートは定着装置６６による定着処理を経た後、排紙部６８へと排出される。各作像エンジン２２（２２ａ乃至２２ｄ）において、感光体３１上の残留トナーはクリーニング装置３４にて清掃され、また、中間転写ベルト２３０上の残留トナーはベルトクリーニング装置５３にて清掃される。こうした作像過程において、夫々の残留トナーはクリーニング装置３４（またはベルトクリーニング装置５３）によって清掃される。
【００１８】
(クリーニング装置)
次に、画像形成装置１００内に配置されたクリーニング装置３４について詳述する。図２は、本実施形態に係るクリーニング装置３４の一例を示す模式断面図であり、図１中に示すクリーニング装置３４と共にサブカートリッジ化された感光体３１、帯電ロール３２や、現像ユニット３３も示した図である。図２において、３２は帯電ロール（帯電装置）、３３１はユニットケース、３３２は現像ロール、３３３はトナー搬送部材、３３４は搬送パドル、３３５はトリミング部材、３４１はクリーニングケース、３４２はクリーニングブレード、３４４はフィルムシール、３４５は搬送部材である。クリーニング装置３４は、残留トナーが収容され且つ感光体３１に対向して開口するクリーニングケース３４１を有し、このクリーニングケース３４１の開口下縁には感光体３１に接触配置されるクリーニングブレード３４２を図示外のブラケットを介して取り付ける。クリーニングケース３４１の開口上縁には感光体３１との間が気密に保たれるフィルムシール３４４を取り付けたものである。４５はクリーニングケース３４１内に収容された廃トナーを側方の廃トナー容器に導く搬送部材である。
【００１９】
（クリーニングブレード）
次に、クリーニング装置３４に具備されるクリーニングブレードについて詳述する。図３は、本実施形態に係るクリーニングブレード３４２の一例を示す模式断面図であり、図１に示すクリーニングブレード３４２を、これに接触する感光体３１と共に示した図である。クリーニングブレード３４２の一辺は感光体３１の表面に押し付けられて、接触部Ｐにおいて感光体３１に接触している。クリーニングブレード３４２の素材としては、例えばポリウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴム等のゴム素材が挙げられる。各作像エンジン２２（２２ａ乃至２２ｄ）の全てのクリーニング装置３４において、クリーニングブレード３４２が用いられている。
【００２０】
＜クリーニングブレードの摩耗＞
ここで、クリーニングブレードを長期間使用することにより、感光体３１との接触部Ｐにおいて摩耗が生じるが、接触部において局所的に変形が生じてその変形部位に応力が集中することで、さらにその変形部位においてのみ他の部位よりも摩耗が進行して、いわゆる局所摩耗に至ることがある。このように局所摩耗した部位においては、清掃性能が低下し、感光体３１の表面に残存している残存物（外添剤や残留トナー）が、感光体回転方向上流側から下流側へと、クリーニングブレード３２４と感光体３１との接触部分をすり抜けてしまう。その結果、感光体３１に残存物が残ったままになり、この残存物の影響で感光体３１が局所的に摩耗し、トナー像において、副走査方向(記録シートの搬送方向)に延びる筋状の不良画像が発生する。
【００２１】
本願発明者らは、この問題の原因の１つとして、クリーニングブレードの硬度のバラつきがあるとの仮説を立てて以下のような実験を行った。
手順１  クリーニングブレードにおいて複数の位置の硬度を測定し、その平均値と標準偏差を算出する。
硬度測定条件は以下のとおりである。
硬度計：フィッシャー社PICODENTOR M500
バーコビッチ圧子
最大押込深さ30μm
押込み速度6μm/s
１のクリーニングブレードにおける硬度の測定数 n ≧ 9
手順２  画像形成サイクルを繰り返し、クリーニングブレードの局所摩耗の状況を(顕微鏡での)目視により確認する。
手順３  トナー像において、副走査方向(記録シートの搬送方向)に延びる筋状の不良画像の発生状況を目視により確認する。
【００２２】
図４は、クリーニングブレードの種類として、ブレード１〜ブレード４の４つのブレードについてのマルテンス硬さの平均値（右縦軸）と標準偏差（左縦軸）を算出した結果を示している。図において塗りつぶしてない棒グラフｇ１は平均値を意味しており、塗りつぶしたグラフｇ２は標準偏差を意味している。ｎは、１つの個体としてのクリーニングブレードの接触部に対して硬度を測定した数であり、それぞれの測定位置は、クリーニングブレードの長手方向において(それぞれ100〜20000μm程度間隔をあけて)異なる位置である。ブレード４は、ブレード３に対してイソシアネート化合物を含浸する含浸改質処理がなされたブレードである。
【００２３】
図に示した通り、ブレード１はマルテンス硬さの平均値及び標準偏差が他のブレードよりも大きい。ブレード２とブレード３は、マルテンス硬さの平均値がほぼ同じであるが、標準偏差はブレード３のほうが小さい。つまり、硬度のバラつきは、ブレード２よりブレード３のほうが小さい。ブレード４は、マルテンス硬さの平均値はブレード２，３とほぼ同じであるが、標準偏差はさらに小さい。つまり、硬度のバラつきは、ブレード３よりブレード４のほうがさらに小さい。
【００２４】
図５は、各ブレードについての局所摩耗の発生状況と、トナー像における不良画像の発生状況とを示した図である。ブレード１においては、局所摩耗は発生しているがその数はブレード２と比べると相対的に少ない。不良画像は発生している。ブレード２においては、局所摩耗は発生しており、しかもその数はブレード１，２に比べ相対的に多い、不良画像も発生している。ブレード３においては、局所摩耗は発生しているがその数はブレード２に比べると少ない。不良画像は発生している。ブレード４においては、局所摩耗も不良画像も発生していない。
【００２５】
この結果から仮説を立てると、ブレード１はマルテンス硬さが他のブレード２に比べて大きいために、局所摩耗の数はブレード２よりも少ないと考えられる。ブレード２の局所摩耗の数が多いのは、ブレード３に比べて、マルテンス硬さの標準偏差が大きい、つまり硬度のバラつきがあるため、硬度が小さい部位に応力が集中するためだと考えられる。ブレード３において局所摩耗が発生しているのは、ブレード４に比べてマルテンス硬さの標準偏差が大きい、つまり硬度のバラつきがあるため、硬度が小さい部位に応力が集中するためだと考えられる。ブレード４において局所摩耗及び不良画像が発生していないのは、マルテンス硬さが或る条件を満たしている、つまり、マルテンス硬さの標準偏差が0.02N/mm2以下であるからだと考えられる。
【００２６】
前述したとおり、ブレード４は、ブレード３に対してイソシアネート化合物を含浸する含浸改質処理がなされたブレードである。ブレード３の基材となるゴムは２液混合で成型したものであり、分子レベルで観察した場合には、その構造は網目状で微小な隙間が存在している。２液混合時の混合不良や、そもそも分子構造に一定のバラつきが存在するためである。これに対し、イソシアネート化合物の含浸剤は１液であるから、２液構造よりもバラつきが少なく、含浸処理により、基材となるゴムの分子構造の微小な隙間に含浸材が充填される。これにより、含浸剤のバラつきが支配的になるため、クリーニングブレード全体の硬度のバラつきは小さくなる。このため、ブレード４のマルテンス硬さの標準偏差が0.02N/mm2以下となると考えられる。なお、含浸処理に用いる化合物は、イソシアネート化合物、フッ素化合物又はシリコーン化合物のうち少なくともいずれか１であればよい。
【００２７】
以上の実施形態によれば、クリーニングブレードの局所的な摩耗を抑制し、そのクリーニング性能を長期にわたり保持することが可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
２１  本体ハウジング、２２、２２ａ乃至２２ｄ  作像エンジン、２３  ベルトモジュール、２４  記録シート供給カセット、２５  記録シート搬送路、３０  感光体ユニット、３１  感光体、３２  帯電ロール、３３  現像ユニット、３４  クリーニング装置、３５、３５ａ乃至３５ｄ  トナーカートリッジ、４０  露光ユニット、４１  ユニットケース、４２  ポリゴンミラー、５１  一次転写装置、５２  二次転写装置、５３  ベルトクリーニング装置、６１  送出しロール、６２  搬送ロール、６３  位置合わせロール、６６  定着装置、６７  排出ロール、６  排紙部、７１  手差し供給装置、７２  送出しロール、７３  両面記録用ユニット、７４  案内ロール、７６  搬送路、７７  搬送ロール、２３０  中間転写ベルト、２３１、２３２  支持ロール、３３１  ユニットケース、３３２  現像ロール、３３３  トナー搬送部材、３３４  搬送パドル、３３５  トリミング部材、３４１  クリーニングケース、３４２  クリーニングブレード、３４４  フィルムシール、３４５  搬送部材、５２１  二次転写ロール、５３１  クリーニングブレード。
【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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