画像形成装置
【課題】微小径で略球形のトナーを用いた場合にも、優れたクリーニング性が実現でき、かつ長期に亘って優れた耐久性を維持できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置のトナーを除去するクリーニング手段のゴムブレードに関して、少なくとも前記像担持体と接する部分において、無機微粒子１０１を含有したゴム層１０２により構成されており、無機微粒子１０１を含有したゴム層１０２は、ヤング率が７０〜９５ｋｇｆ／ｃｍ2で、かつゴム硬度が６７〜７５度であり、またトナーは、円形度が０．９７以上であり、かつ体積平均粒径が５．５μｍ以下であることとする。
【解決手段】画像形成装置のトナーを除去するクリーニング手段のゴムブレードに関して、少なくとも前記像担持体と接する部分において、無機微粒子１０１を含有したゴム層１０２により構成されており、無機微粒子１０１を含有したゴム層１０２は、ヤング率が７０〜９５ｋｇｆ／ｃｍ2で、かつゴム硬度が６７〜７５度であり、またトナーは、円形度が０．９７以上であり、かつ体積平均粒径が５．５μｍ以下であることとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体に対するクリーニングをブレード方式によって行う画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、転写型の画像形成装置においては、帯電器で一様に帯電した潜像担持体、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させていた。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た。
【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等、各種方式のものが知られており、実用化されている。
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。
これは、構造が簡易であり、トナー除去性も高いという利点を有している。
【０００４】
近年、高画質化を目的として、トナーは小径化及び球形化する傾向にある。
トナー粒径を小さくする方法としては、製造コスト面を鑑みて、従来の粉砕法ではなく重合法が有利である。
重合法で製造された小粒径トナーは、形状が真球に近く、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。
【０００５】
小粒径の重合トナーを使用した場合、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から、充分なクリーニングを行うことが困難となり、例えばクリーニング機器からのすり抜け等による不良が発生するという課題を有していた。
【０００６】
例えば、きわめて良好な画像が得られる、体積平均粒径５．５μｍ以下で、かつ円形度が０．９７以上もの真球に近いトナーを用いた画像形成装置においては実用的に充分なクリーニング効果を長期に亘って維持することが困難であるとされていた。
【０００７】
トナーのクリーニングを行う技術に関しては、従来各種の提案がなされている。
例えば、フッ素原子を含有し表面粗さを規定した感光体と、ヤング率が５０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ2、反発弾性２０〜３５％の物性を有するゴムブレードの組み合わせで耐久性が高く、環境安定性の高いクリーニングシステムが提供されることが知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。
しかしながら微小径かつ略真球トナーを用いた場合に、充分なクリーニング性を得ることについては検討されていない。
【０００８】
また、無機または有機微粒子を含有する感光体を使用し、硬度５０°〜９０°、ヤング率が４０〜９０ｋｇｆ／ｃｍ2で、その他のゴム物性についても規定したブレードを用いたクリーニングシステムが提案された（例えば、下記特許文献２参照。）。
しかしながら、この技術においても、微小径かつ真球に近い形状のトナーを使用した際に充分なクリーニング性を長期に亘って維持することはできなかった。
【０００９】
ところで、クリーニングブレードの中には、微粒子を含有する構成のものが知られている。
例えば、無機微粒子を含有したウレタンブレードを使用し、当接条件を規定したクリーニングシステムについての提案もなされている（例えば、下記特許文献３参照。）。
これは、クリーニングブレードのビビリやメクレが防止できるという効果が得られるが、ゴムブレードの物性や、添加する無機粒子の粒径、添加量等についてまでは検討されておらず、略真球で、かつ微小径トナーに対する良好なクリーニング性を得ることや、高いブレード耐久性を得ることについては実用上充分であるとは言えなかった。
【００１０】
また、無機微粒子を含有したブレードを使用し、感光体に滑剤を供給する構成のクリーニングシステムについての提案もなされている（例えば、下記特許文献４参照。）。
このクリーニングシステムによれば、感光体の磨耗及びフィルミング等の抑制が図られるが、無機微粒子の種類、粒径、添加量、ゴム物性等については検討がなされていないため、上記のような微小径かつ略真球のトナーを用いた場合に充分なクリーニング性が得られるものであるとは言えない。
【００１１】
また、ブレードを２層構造とし、一方の層のゴムに充填材を凝集させた構造のゴムブレードについての提案がなされている（例えば、下記特許文献５参照。）。
これによれば、充填材を凝集したゴム層によりブレード全体としてはヤング率が高くなり、硬度を上げないでヤング率を高くしたブレードが提供されるという利点を有している。
しかしながら、この技術においても上記のような略球形で微小径のトナーを用いた場合に充分なクリーニング性を得て、優れたブレード耐久性を長期に亘って維持することについては検討が不充分であった。
【００１２】
上述したように、粒径が５．５μｍ以下もの微小径で、円形度が０．９７以上もの略球形のトナーを用いた場合に良好なクリーニング性が得、かつ高耐久性を長時間に亘って維持可能なクリーニングシステムを有する画像形成装置への要望が高まってきた。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−８２４６８号公報
【特許文献２】特開平９−２６７３４号公報
【特許文献３】特開２００３−２０８０７０号公報
【特許文献４】特開２００３−９８９２９号公報
【特許文献５】特開２００１−３０２９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで本発明は、粒径が５．５μｍ以下もの小径で、円形度が０．９７以上もの略球形のトナーに対する良好なクリーニング性を実現可能で、かつクリーニングブレードの耐久性が高く、長期にわたり高画質な画像が得られる画像形成装置を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明においては、像担持体と、当該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記クリーニング手段は、ゴムブレードを前記像担持体に押し当てるブレードクリーニング方式により稼動するようになされているものとし、前記ゴムブレードは、少なくとも前記像担持体と接する部分において、無機微粒子を含有したゴム層により構成されており、前記無機微粒子を含有したゴム層は、ヤング率が７０〜９５ｋｇｆ／ｃｍ2で、かつゴム硬度が６７〜７５度であり、また前記トナーは、円形度が０．９７以上であり、かつ体積平均粒径が５．５μｍ以下であることとした画像形成装置を提供する。
【００１６】
請求項２の発明においては、前記無機微粒子の平均粒径が、０．０１〜５μｍであることとした請求項１の画像形成装置を提供する。
【００１７】
請求項３の発明においては、前記無機微粒子を含有した前記ゴム層の無機微粒子の含有量は、前記無機微粒子を含有したゴム層の構成成分に対し、１〜２０ｗｔ％であることとした請求項１又は２の画像形成装置を提供する。
【００１８】
請求項４の発明においては、前記クリーニングブレードの前記像担持体に対する当接圧が、０．２０Ｎ／ｃｍ以下であり、前記像担持体と前記リーニグブレードとが形成するクリーニング角が８０°以上であることとした請求項１乃至３のいずれか一項の画像形成装置を提供する。
【００１９】
請求項５の発明においては、前記無機微粒子がシリカであることとした請求項１乃至４のいずれか一項の画像形成装置を提供する。
【００２０】
請求項６の発明においては、前記無機微粒子が酸化チタンであることとした請求項１乃至４のいずれか一項の画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、粒径が５．５μｍ以下もの微小径で円形度が０．９７以上の略球形のトナーを用いた場合に、優れたクリーニング性が実現でき、かつクリーニングブレードに関しての耐久性に優れており長期に亘って高質な画像形成が可能な画像形成装置を提供できた。
【００２２】
また、無機微粒子を含有するゴム層のヤング率を７０〜９５ｋｇｆ／ｃｍ2とし、かつゴム硬度が６７〜７５度であるものとしたことにより、感光体駆動時のブレードエッジ部の感光体駆動方向への変形の抑制が図られ、かつブレードと感光体との良好な密着性が得られ、円形度が０．９７以上であり、かつ体積平均粒径が５．５μｍ以下の球形かつ小径トナーを適用したときも良好なクリーニング性が実現できた。更にクリーニングブレードに含有されている無機微粒子が補強材として機能し、耐磨耗性の向上が図られ、良好なクリーニング特性が長期に亘って維持できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
先ず、球形トナーを用いた場合のクリーニング不良に対する詳細な解析を行うために、可視化による検査を行った。
クリーニング時のブレードエッジの挙動を可視化するために可視化装置を作製した。
この可視化装置は、φ９０の透明ガラス製の円筒にＩＴＯを蒸着し、さらにドナーを分散させたポリカーボネートをディッピングにより成膜した擬似透明感光体、現像ユニット、及びブレードクリーニングユニットを具備する装置であるものとする。
【００２４】
現像ユニットに電圧を印加し、擬似透明感光体を駆動させて、擬似透明感光体に現像されたトナーをブレードクリーニングユニットでクリーニングする。
クリーニング時のブレードエッジ部を観察するために、擬似透明感光体内部には感光体軸方向から高倍率レンズを装着した高速カメラを挿入させて、感光体内部に設置した反射ミラーを介してクリーニング時のブレードエッジの挙動を観察する。
種々のブレードについて観察を行った結果、球形、小径トナーに関してクリーニング性が良いブレードは、感光体駆動時の感光体駆動方向へのブレードエッジの引き込まれが少なく（感光体静止時とクリーニング時のブレードエッジの位置の移動が少なく）、クリーニング性が悪いものは感光体駆動時の感光体駆動方向へのブレードエッジの引き込まれが多く、ブレードエッジからトナーが断続的に回転しながらすり抜けているのが確認された。
【００２５】
この可視化の結果より、球形かつ小径のトナーのクリーニング不良は以下のことが考えられる。
感光体駆動時のブレードエッジ部は、ブレードと感光体の摩擦力により、感光体の進行方向にブレードエッジが引きこまれた状態で変形している。
トナーを小径化した場合には、引きこまれて変形しているブレードエッジ部分にトナーが入りこみやすくなり、さらにトナーが球形の場合は、入りこんだトナーが回転する力を受け、ブレードエッジ部を回転しながらすりぬけが発生し、このすりぬけが連続的におこることでクリーニング不良が発生する。
【００２６】
上述したことから、微小径かつ真球に近い形状のトナーのクリーニング不良を防止するには、ブレードエッジ部の引きこまれによる変形を抑制することが重要であると考え、ヤング率の高い材料を適用することが考えられた。
通常のウレタンゴムブレードの場合は原材料の選択によりヤング率を上昇させることが可能である。
しかしながら、一般的に、ヤング率が上昇するとゴム硬度も一緒に上昇してしまう。
硬度の高いブレードでクリーニングを行うと、ブレード長手方向でクリーニングできる部分とできない部分が生じてしまう。クリーニングできない部分はブレード長手方向に対して中央部で発生することが多い。
これはゴム硬度の上昇に伴いブレードと感光体の密着性が低下してしまい、感光体とブレードの密着性が悪い部分はクリーニング不良が発生するためである。
また耐久性の観点からも、硬度が高いとブレード欠けが発生しやすく、また耐磨耗性に関しても劣化するおそれがある。
【００２７】
一方、従来技術である上記特許文献５に記載されている技術のようにブレードを２層構造にして、一方のゴム層に充填材を凝集させれば、硬度を上げることなくヤング率を高くできる。
しかし、上記引用文献５の技術は、充填材を凝集させた高硬度かつ高ヤング率の層により、ブレード全体のヤング率を引き上げを行っており、このため、感光体と当接するゴム自体が硬度を上げずにヤング率を高くしたゴムにはなっておらず、充分に良好なクリーニング特性は実現できていなかった。
【００２８】
本発明においては、クリーニングブレードに関して特にトナー除去する際に感光体と摺接する箇所の硬度を上げることなくヤング率を高めることとした。
検討の結果、粒径を選定し、無機微粒子の含有量を適切に選定してウレタンゴム中に分散させれば、ゴム硬度を上げることなくヤング率を上昇させることが可能であることを見出した。すなわち所定のゴム硬度とヤング率の物性に規定することで、感光体駆動時のブレードエッジの引きこまれによる変形が抑制され、小径かつ球形トナーに対して、良好なクリーニング性が得られることを確かめた。
また、適切な粒径、かつ量を選定した無機微粒子をゴム材料中に含有させることにより、無機微粒子がゴムブレードの補強材としても機能し、これによってブレードの耐磨耗性が向上し、長期に亘り良好なクリーニング性が持続することを確認した。
【００２９】
以下、クリーニングブレードについて図を参照して詳細について説明する。
本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードは、少なくとも感光体と当接するブレードエッジが、無機微粒子が分散されたゴム層により構成されている。
【００３０】
図１に示すように、クリーニングブレード１００は、図１に示すように、支持具１１０に支持されたブレード１１１により構成されている。
ブレード１１１は、全体に無機微粒子１０１を含有したゴム層１０２により構成されていてもよく、また図２のように無機微粒子を含有しない通常のゴム層１０３に無機微粒子１０１が含有されたゴム層１０２を貼り合わせた２層構造としてもよく、あるいは図３のように、無機微粒子を含有しない通常のゴム層１０３のブレードエッジ部の先端のみを無機微粒子１０１を含有させたゴム層１０２とした構成でもよい。
本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードは、少なくともブレードエッジ部に無機微粒子１０１が含有されていればよく、図１〜図３に示した構成に限定されるものではない。
【００３１】
図１〜図３に示すように無機微粒子１０１が分散されているゴム層１０２、１０３の物性は、ヤング率が７０ｋｇｆ／ｃｍ2以上９５ｋｇｆ／ｃｍ2以下であり、かつゴム硬度が６７度以上７５度以下であるものとする。
上記のようにヤング率を特定したことにより、摺接時のブレードエッジ部の引きこまれによる変形が抑制できる。
また、ゴム層中に無機微粒子１０１を添加したことにより、ヤング率を上げても高硬度にならないように制御することが可能となり、クリーニング時に摺接する感光体との優れた密着性が維持できるようになる。
ヤング率を７０ｋｇｆ／ｃｍ2より小さくすると、ブレードエッジ部の変形が大きくなり、充分なクリーニング性が得られないことが確かめられた。またヤング率を９５ｋｇｆ／ｃｍ2より大きくすると、感光体との密着性が充分に得られず、クリーニング性が不充分となることが確かめられた。
また更に、ゴム硬度が６７度より小さい場合は、ブレードエッジ部の引き込まれが大きくなり、充分なクリーニング性が得られず、また７５度より大きいと、感光体との密着性が不充分になりクリーニング不良が発生し、ブレード欠けも発生しやすいことが確かめられた。
上述したことより、本発明においては、無機微粒子を分散させたゴム層の物性に関して、ヤング率が７０ｋｇｆ／ｃｍ2以上９５ｋｇｆ／ｃｍ2以下であり、かつゴム硬度が６７度以上７５度以下であるものと特定した。
なお、硬度の測定ではＪＩＳ ―Ｋ６３０１のＡ型硬度計による測定値を用い、ヤング率はＪＩＳ−Ｋ６３９４により測定した。
【００３２】
ゴム層１０２はウレタンゴムを適用でき、これに分散する無機微粒子としては、従来公知の材料が使用できる。
例えば、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム、チタン酸カリウム等の無機材料からなる微粉末が挙げられる。
特に、シリカ及び酸化チタンが好ましく、これらを使用した場合は特にクリーニング性と耐磨耗性が良好であることが確かめられた。
【００３３】
無機微粒子１０１の粒径は、平均粒径が０．０１〜５μｍであることが好ましい。
０．０１μｍ未満とすると補強材として充分に機能せず、良好なブレード耐磨耗性が得られないことが確かめられた。一方、５μｍ以上とすると、ゴムブレードに無機微粒子を分散させても、ゴムから無機微粒子が脱離してしまい、充分な耐久性が得られないことが確かめられた。無機微粒子の形状は特に制限されるものではなく、例えば球状、針状、繊維状等が適用できる。
【００３４】
ゴム層１０２中の無機微粒子１０１の添加量は、無機微粒子添加のゴム層の構成成分に対し、１〜２０ｗｔ％とすることが好ましい。
２０ｗｔ％より多いと、無機微粒子がゴムの架橋を阻害してしまい、クリーニングブレードにおいて耐久性が充分に確保できなくなる。またヤング率が上昇する一方において硬度も上昇してしまい、ヤング率と硬度を特定範囲に制御することが困難になるおそれもある。
一方、添加量が１ｗｔ％未満であると、クリーニングブレードの補強効果が充分に得られなくなり、ヤング率が充分に上昇しなくなるおそれがある。
上述したことにより、ゴム層１０２の構成成分に対し、無機微粒子は１〜２９ｗｔ％の添加量であることが望ましい。
【００３５】
クリーニング工程時におけるブレードの当接条件は、ブレードの感光体に対する圧力が０．２０Ｎ／ｃｍ以下であり、かつクリーニング角が８０度以上することが好ましい。
ブレード圧を低く、クリーニング角を寝かせたことで、感光体駆動時にブレードエッジが感光体により引きこまれが小さくなり、小径かつ球形トナーのクリーニング性がさらに向上する。
なお、当接圧の下限については特に規定しないが、充分なクリーニング性を確保するためには、０．１Ｎ／ｃｍ以上とすることが必要であることを確認した。
なお、上記当接圧は、感光体へ加わった荷重を、クリーニングブレードの感光体長手方向の長さで割った値、すなわち線圧であるものとする。感光体に加わった荷重は圧力分布測定システム Ｉ-ＳＣＡＮ （ニッタ株式会社製）により荷重を測定した。
また、上記クリーニング角とは、感光体とクリーニングブレードの接点におけると接線とクリーニングブレードのカット面とのなす角であるものとする。クリーニング角の測定方法についてはブレード当接部を撮影し、クリーニング角を測定した。
【００３６】
クリーニングブレード１１０のブレード１１１を構成するゴム層材料としては、従来公知のものを使用できるが、好ましくはポリウレタンゴムである。
ポリウレタンゴムは、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。
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。
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。
硬化触媒としては、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が挙げられ、特に、１,２−ジメチルイミダゾールが好ましい。
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重量部の範囲で適用する。
【００３７】
ブレード１１１の作製方法については、従来公知の方法を適用できる。少なくとも成型前工程として、所定の材料のプレポリマー中に無機微粒子１０１を分散させる。
具体的な例として、クリーニングブレード１１０は以下のように作製できる。
ウレタンエラストマーは、プレポリマー、硬化剤を主成分とし、これに消泡剤の微量成分を加えて、均一に混合し型に入れて加熱硬化させることで作製できるが、ブレード１１１は、前記無機微粒子１０１を加熱溶融させたプレポリマーに分散させたり、あるいは比較的低分子で常温で液体の硬化剤に分散させることにより、所定の無機微粒子を含有するクリーニングブレードが作製できる。
なお、無機微粒子１０１は、分散性の向上とクリーニングブレード用ゴム状弾性体材料との密着性を上げるために、必要に応じて予めシランカップリング剤等で表面処理を施しておいてもよい。
【００３８】
次に、本発明の画像形成装置に適用するものであり、上述したクリーニングブレードによってクリーニングする対象となるトナーについて説明する。
トナーは、体積平均粒径が５．５μｍ以下であり、円形度が０．９７以上であるものとする。
５．５μｍ以下もの微細なトナーを使用すると潜像に対して忠実な現像が可能となり、極めて高精細な画像が形成できる。また円形度を０．９７以上にすることにより、現像性、転写性が向上し、ハーフトーンのむら等が無い極めて高画質な画像が得られる。
なお、体積平均粒径、及び円形度はSysmex製FPIA-2100を用いて測定した。
【００３９】
上述したように、本発明の画像形成装置に適用する球形状のトナーは、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、該有機溶媒及び水系媒体を除去することにより得られたのもの、又は／及び該分散している間若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、該有機溶媒及び水系媒体を除去することにより製造されるものとする。
また、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有すると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、該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、該有機溶媒及び水系媒体を除去し、洗浄、乾燥することが好ましい。
前記反応時に攪拌強さを調整したり、乾燥後に強攪拌したりすることによってトナーの円形度を調整しても良い。
バインダー用の樹脂材料又は／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又は／及びポリエステルプレポリマーが好適である。
なお、上述した例に限定されることなく、球形状トナーは、その他の方法によって製造してもよい。
【００４０】
次に、本発明の画像形成装置について説明する。本発明の画像形成装置は、クリーニングブレードとして上述した図１〜図３に示したような構成のものを具備している。
図４は、画像形成装置２０の概略構成図である。
感光体１は、ドラム状の形状であるが、本発明はこれに限定されずシート状、エンドレスベルト状であってもよい。
感光体１の周辺機器として帯電部材２が配置されている。図４の構成においては帯電ローラを示しているが、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器（ソリッド・ステート・チャージャー）等の従来公知のものをいずれも適用できる。
帯電部材２の帯電ローラは、感光体１と当接していてもよいが、両者の間に適当なギャップ（１０〜２００μｍ程度）を設けた近接配置とすることにより、両者の摩耗量が低減できると共に帯電部材へのトナーフィルミングを抑制でき、好適である。
帯電部材２に印加する電圧は、帯電の安定化と帯電ムラの抑制のために、直流成分に交流成分を重畳したものとすることが効果的である。しかしながら、帯電が安定化される反面、直流成分のみ印加した場合に比べ、プロセス中に使用した感光体の表面層が摩耗しやすいという欠点もある。但し、本発明においては、感光体として耐摩耗性に優れたものを選定するので、上記構成としても実用上の問題はない。
転写手段には、一般に上記の帯電器が使用できる。図４においては、転写ローラ５を適用している。
また、画像露光部３、除電ランプ９等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等の発光物全般が適用できる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルター等の各種フィルターを用いる。これらの光源は、光照射を併用した転写工程、除電工程、クリーニング工程又は前露光等の工程にも用いることもできる。
現像ユニット４により感光体１上に現像されたトナーは、給紙トレイ１０より搬送された転写紙に転写されるが、全部が転写されるわけではなく、感光体１上に残存するトナーもあり、このようなトナーは、クリーニングユニット６のクリーニングブレード１００により感光体１から除去される。
クリーニングは、クリーニングブレード１００のみで行なわれることもあるが、ファーブラシ等のクリーニングブラシを組み合わせて用いてもよい。
転写装置により転写紙に転写されたトナー像は、定着装置８に搬送され、トナー像を紙に定着し、排紙される。
電子写真感光体に正（負）帯電を施し、画像露光を行なうと、感光体表面上には正（負）の静電潜像が形成される。
これを負（正）極性のトナー（検電微粒子）で現像すれば、ポジ画像が得られ、また、正（負）極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の具体的な実施例、及び比較例を挙げて説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００４２】
〔実施例１〜８〕、〔比較例１〜４〕
下記表１〜表３に示した組成比のクリーニングブレード用ゴム状板材を次の手順で作製した。
９０℃に加熱溶融した所定量のプレポリマーに所定量の無機微粒子を加え、ＡＲ−５００（Thinky社製商品名）で１０００ｒｐｍで３分間処理し、プレポリマーと無機微粒子とからなる加熱溶融液を作製し、真空乾燥機で加熱したまま真空脱泡を行った。
得られた無機微粒子を分散したプレポリマー加熱溶融液に所定量の硬化剤を加え、手早くアジターにて均一になるまで撹拌し、その後に減圧脱泡し、離型剤を塗布し、１５０℃に予備加熱した型に流し込み、１５０℃に加熱した恒温槽に６０分間放置し硬化させ、厚さ２ｍｍのウレタンゴムを作製した。
【００４３】
金型から取り出し、１２０℃の恒温槽に２４時間放置し、さらに２３℃、５５±１０％ＲＨの恒温恒湿槽に１週間放置して、図１に示すような構造の、ゴム層１０２全体に無機微粒子１０１が分散されたクリーニングブレード用ゴム板部材を得た。
次に、得られたゴム板を所定の大きさに切り出し、所定の金属製ホルダーに接着し、クリーニングブレード１１１を作製した。
なお、比較例１、及び比較例２については、無機微粒子１０１を添加させずにクリーニングブレードを作製した。その他の条件は、実施例１〜８と同様の手順でるものとする。
【００４４】
作製した実施例１〜８、及び比較例１〜４のクリーニングブレードを、ImagioNEO-C385（リコー製商品名）に装着した。
各クリーニングブレードの当接条件は、下記表１〜３に示す。
トナーは体積平均粒径が４．８μｍ、円形度が０．９７のものを使用した。
上記条件で、印字率６％のチャートを１５０×１０００枚、通紙試験を行った。
初期、５０×１０００時、及び１５０×１０００時にクリーニング試験を行うこととした。
クリーニング試験はランク評価を行うこととし、ランク５が最良であり、ランク１が劣悪であるものとして評価した。
実用上で良好な品質としてはランク３以上が必要であるものとした。
【００４５】
クリーニングブレードのエッジ磨耗を測定した。
エッジ摩耗に関しては、ランニング後のクリーニングブレードのブレードエッジをレーザー顕微鏡(キーエンス製、ＶＫ9500)で観察し、プロファイルより磨耗幅を算出することとした。
なお比較例１〜４は、５０×１０００時で、クリーニング不良がひどく、劣悪な画像であったためランを中止した。よって比較例１〜４は５０×１０００時のブレード磨耗量を測定した。
【００４６】
下記表１〜表３に評価条件、表４に評価結果を記す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
実施例１〜８の評価結果から、本発明構成のクリーニングブレードを用いれば、平均粒径が５．５μｍ以下の微小径で、かつ円形度が０．９７以上もの略真球のトナーを用いた場合においても、初期から長時間駆動した後に亘って良好なクリーニング性が維持でき、クリーニングブレードの摩耗についても実用上良好な範囲に抑制できた。
比較例１、２の評価結果から、ゴム層中に無機微粒子を含有しないクリーニングブレードを用いたときには、初期から実用上充分なクリーニング性が得られず、ブレードの摩耗量も大きくなり耐久性についても著しく悪化した。
比較例３の評価結果から、無機微粒子が多く、ヤング率及び硬度が所定の値を超えると、初期においては比較的良好なクリーニング性は得られるが、長時間稼動させると維持できず、ブレードの摩耗量も大きくなり耐久性に劣ることが解った。
比較例４の評価結果から、無機微粒子の添加量が少なく、ヤング率及び硬度が所定の値を超えると、初期から実用上充分なクリーニング性が得られず、ブレードの摩耗量も大きくなり耐久性についても著しく悪化した。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードの概略断面図を示す。
【図２】本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードの他の一例の概略断面図を示す。
【図３】本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードの他の一例の概略断面図を示す。
【図４】本発明の画像形成装置の概略構成図を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１ 感光体
２ 帯電部材
３ 画像露光部
４ 現像ユニット
６ クリーニングユニット
９ 除電ランプ
１０ 給紙トレイ
２０ 画像形成装置
１００ クリーニングブレード
１０１ 無機微粒子
１０２ ゴム層
１０３ ゴム層
１１０ 支持具
１１１ ブレード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体に対するクリーニングをブレード方式によって行う画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、転写型の画像形成装置においては、帯電器で一様に帯電した潜像担持体、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させていた。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た。
【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等、各種方式のものが知られており、実用化されている。
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。
これは、構造が簡易であり、トナー除去性も高いという利点を有している。
【０００４】
近年、高画質化を目的として、トナーは小径化及び球形化する傾向にある。
トナー粒径を小さくする方法としては、製造コスト面を鑑みて、従来の粉砕法ではなく重合法が有利である。
重合法で製造された小粒径トナーは、形状が真球に近く、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。
【０００５】
小粒径の重合トナーを使用した場合、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から、充分なクリーニングを行うことが困難となり、例えばクリーニング機器からのすり抜け等による不良が発生するという課題を有していた。
【０００６】
例えば、きわめて良好な画像が得られる、体積平均粒径５．５μｍ以下で、かつ円形度が０．９７以上もの真球に近いトナーを用いた画像形成装置においては実用的に充分なクリーニング効果を長期に亘って維持することが困難であるとされていた。
【０００７】
トナーのクリーニングを行う技術に関しては、従来各種の提案がなされている。
例えば、フッ素原子を含有し表面粗さを規定した感光体と、ヤング率が５０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ2、反発弾性２０〜３５％の物性を有するゴムブレードの組み合わせで耐久性が高く、環境安定性の高いクリーニングシステムが提供されることが知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。
しかしながら微小径かつ略真球トナーを用いた場合に、充分なクリーニング性を得ることについては検討されていない。
【０００８】
また、無機または有機微粒子を含有する感光体を使用し、硬度５０°〜９０°、ヤング率が４０〜９０ｋｇｆ／ｃｍ2で、その他のゴム物性についても規定したブレードを用いたクリーニングシステムが提案された（例えば、下記特許文献２参照。）。
しかしながら、この技術においても、微小径かつ真球に近い形状のトナーを使用した際に充分なクリーニング性を長期に亘って維持することはできなかった。
【０００９】
ところで、クリーニングブレードの中には、微粒子を含有する構成のものが知られている。
例えば、無機微粒子を含有したウレタンブレードを使用し、当接条件を規定したクリーニングシステムについての提案もなされている（例えば、下記特許文献３参照。）。
これは、クリーニングブレードのビビリやメクレが防止できるという効果が得られるが、ゴムブレードの物性や、添加する無機粒子の粒径、添加量等についてまでは検討されておらず、略真球で、かつ微小径トナーに対する良好なクリーニング性を得ることや、高いブレード耐久性を得ることについては実用上充分であるとは言えなかった。
【００１０】
また、無機微粒子を含有したブレードを使用し、感光体に滑剤を供給する構成のクリーニングシステムについての提案もなされている（例えば、下記特許文献４参照。）。
このクリーニングシステムによれば、感光体の磨耗及びフィルミング等の抑制が図られるが、無機微粒子の種類、粒径、添加量、ゴム物性等については検討がなされていないため、上記のような微小径かつ略真球のトナーを用いた場合に充分なクリーニング性が得られるものであるとは言えない。
【００１１】
また、ブレードを２層構造とし、一方の層のゴムに充填材を凝集させた構造のゴムブレードについての提案がなされている（例えば、下記特許文献５参照。）。
これによれば、充填材を凝集したゴム層によりブレード全体としてはヤング率が高くなり、硬度を上げないでヤング率を高くしたブレードが提供されるという利点を有している。
しかしながら、この技術においても上記のような略球形で微小径のトナーを用いた場合に充分なクリーニング性を得て、優れたブレード耐久性を長期に亘って維持することについては検討が不充分であった。
【００１２】
上述したように、粒径が５．５μｍ以下もの微小径で、円形度が０．９７以上もの略球形のトナーを用いた場合に良好なクリーニング性が得、かつ高耐久性を長時間に亘って維持可能なクリーニングシステムを有する画像形成装置への要望が高まってきた。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−８２４６８号公報
【特許文献２】特開平９−２６７３４号公報
【特許文献３】特開２００３−２０８０７０号公報
【特許文献４】特開２００３−９８９２９号公報
【特許文献５】特開２００１−３０２９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで本発明は、粒径が５．５μｍ以下もの小径で、円形度が０．９７以上もの略球形のトナーに対する良好なクリーニング性を実現可能で、かつクリーニングブレードの耐久性が高く、長期にわたり高画質な画像が得られる画像形成装置を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明においては、像担持体と、当該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記クリーニング手段は、ゴムブレードを前記像担持体に押し当てるブレードクリーニング方式により稼動するようになされているものとし、前記ゴムブレードは、少なくとも前記像担持体と接する部分において、無機微粒子を含有したゴム層により構成されており、前記無機微粒子を含有したゴム層は、ヤング率が７０〜９５ｋｇｆ／ｃｍ2で、かつゴム硬度が６７〜７５度であり、また前記トナーは、円形度が０．９７以上であり、かつ体積平均粒径が５．５μｍ以下であることとした画像形成装置を提供する。
【００１６】
請求項２の発明においては、前記無機微粒子の平均粒径が、０．０１〜５μｍであることとした請求項１の画像形成装置を提供する。
【００１７】
請求項３の発明においては、前記無機微粒子を含有した前記ゴム層の無機微粒子の含有量は、前記無機微粒子を含有したゴム層の構成成分に対し、１〜２０ｗｔ％であることとした請求項１又は２の画像形成装置を提供する。
【００１８】
請求項４の発明においては、前記クリーニングブレードの前記像担持体に対する当接圧が、０．２０Ｎ／ｃｍ以下であり、前記像担持体と前記リーニグブレードとが形成するクリーニング角が８０°以上であることとした請求項１乃至３のいずれか一項の画像形成装置を提供する。
【００１９】
請求項５の発明においては、前記無機微粒子がシリカであることとした請求項１乃至４のいずれか一項の画像形成装置を提供する。
【００２０】
請求項６の発明においては、前記無機微粒子が酸化チタンであることとした請求項１乃至４のいずれか一項の画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、粒径が５．５μｍ以下もの微小径で円形度が０．９７以上の略球形のトナーを用いた場合に、優れたクリーニング性が実現でき、かつクリーニングブレードに関しての耐久性に優れており長期に亘って高質な画像形成が可能な画像形成装置を提供できた。
【００２２】
また、無機微粒子を含有するゴム層のヤング率を７０〜９５ｋｇｆ／ｃｍ2とし、かつゴム硬度が６７〜７５度であるものとしたことにより、感光体駆動時のブレードエッジ部の感光体駆動方向への変形の抑制が図られ、かつブレードと感光体との良好な密着性が得られ、円形度が０．９７以上であり、かつ体積平均粒径が５．５μｍ以下の球形かつ小径トナーを適用したときも良好なクリーニング性が実現できた。更にクリーニングブレードに含有されている無機微粒子が補強材として機能し、耐磨耗性の向上が図られ、良好なクリーニング特性が長期に亘って維持できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
先ず、球形トナーを用いた場合のクリーニング不良に対する詳細な解析を行うために、可視化による検査を行った。
クリーニング時のブレードエッジの挙動を可視化するために可視化装置を作製した。
この可視化装置は、φ９０の透明ガラス製の円筒にＩＴＯを蒸着し、さらにドナーを分散させたポリカーボネートをディッピングにより成膜した擬似透明感光体、現像ユニット、及びブレードクリーニングユニットを具備する装置であるものとする。
【００２４】
現像ユニットに電圧を印加し、擬似透明感光体を駆動させて、擬似透明感光体に現像されたトナーをブレードクリーニングユニットでクリーニングする。
クリーニング時のブレードエッジ部を観察するために、擬似透明感光体内部には感光体軸方向から高倍率レンズを装着した高速カメラを挿入させて、感光体内部に設置した反射ミラーを介してクリーニング時のブレードエッジの挙動を観察する。
種々のブレードについて観察を行った結果、球形、小径トナーに関してクリーニング性が良いブレードは、感光体駆動時の感光体駆動方向へのブレードエッジの引き込まれが少なく（感光体静止時とクリーニング時のブレードエッジの位置の移動が少なく）、クリーニング性が悪いものは感光体駆動時の感光体駆動方向へのブレードエッジの引き込まれが多く、ブレードエッジからトナーが断続的に回転しながらすり抜けているのが確認された。
【００２５】
この可視化の結果より、球形かつ小径のトナーのクリーニング不良は以下のことが考えられる。
感光体駆動時のブレードエッジ部は、ブレードと感光体の摩擦力により、感光体の進行方向にブレードエッジが引きこまれた状態で変形している。
トナーを小径化した場合には、引きこまれて変形しているブレードエッジ部分にトナーが入りこみやすくなり、さらにトナーが球形の場合は、入りこんだトナーが回転する力を受け、ブレードエッジ部を回転しながらすりぬけが発生し、このすりぬけが連続的におこることでクリーニング不良が発生する。
【００２６】
上述したことから、微小径かつ真球に近い形状のトナーのクリーニング不良を防止するには、ブレードエッジ部の引きこまれによる変形を抑制することが重要であると考え、ヤング率の高い材料を適用することが考えられた。
通常のウレタンゴムブレードの場合は原材料の選択によりヤング率を上昇させることが可能である。
しかしながら、一般的に、ヤング率が上昇するとゴム硬度も一緒に上昇してしまう。
硬度の高いブレードでクリーニングを行うと、ブレード長手方向でクリーニングできる部分とできない部分が生じてしまう。クリーニングできない部分はブレード長手方向に対して中央部で発生することが多い。
これはゴム硬度の上昇に伴いブレードと感光体の密着性が低下してしまい、感光体とブレードの密着性が悪い部分はクリーニング不良が発生するためである。
また耐久性の観点からも、硬度が高いとブレード欠けが発生しやすく、また耐磨耗性に関しても劣化するおそれがある。
【００２７】
一方、従来技術である上記特許文献５に記載されている技術のようにブレードを２層構造にして、一方のゴム層に充填材を凝集させれば、硬度を上げることなくヤング率を高くできる。
しかし、上記引用文献５の技術は、充填材を凝集させた高硬度かつ高ヤング率の層により、ブレード全体のヤング率を引き上げを行っており、このため、感光体と当接するゴム自体が硬度を上げずにヤング率を高くしたゴムにはなっておらず、充分に良好なクリーニング特性は実現できていなかった。
【００２８】
本発明においては、クリーニングブレードに関して特にトナー除去する際に感光体と摺接する箇所の硬度を上げることなくヤング率を高めることとした。
検討の結果、粒径を選定し、無機微粒子の含有量を適切に選定してウレタンゴム中に分散させれば、ゴム硬度を上げることなくヤング率を上昇させることが可能であることを見出した。すなわち所定のゴム硬度とヤング率の物性に規定することで、感光体駆動時のブレードエッジの引きこまれによる変形が抑制され、小径かつ球形トナーに対して、良好なクリーニング性が得られることを確かめた。
また、適切な粒径、かつ量を選定した無機微粒子をゴム材料中に含有させることにより、無機微粒子がゴムブレードの補強材としても機能し、これによってブレードの耐磨耗性が向上し、長期に亘り良好なクリーニング性が持続することを確認した。
【００２９】
以下、クリーニングブレードについて図を参照して詳細について説明する。
本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードは、少なくとも感光体と当接するブレードエッジが、無機微粒子が分散されたゴム層により構成されている。
【００３０】
図１に示すように、クリーニングブレード１００は、図１に示すように、支持具１１０に支持されたブレード１１１により構成されている。
ブレード１１１は、全体に無機微粒子１０１を含有したゴム層１０２により構成されていてもよく、また図２のように無機微粒子を含有しない通常のゴム層１０３に無機微粒子１０１が含有されたゴム層１０２を貼り合わせた２層構造としてもよく、あるいは図３のように、無機微粒子を含有しない通常のゴム層１０３のブレードエッジ部の先端のみを無機微粒子１０１を含有させたゴム層１０２とした構成でもよい。
本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードは、少なくともブレードエッジ部に無機微粒子１０１が含有されていればよく、図１〜図３に示した構成に限定されるものではない。
【００３１】
図１〜図３に示すように無機微粒子１０１が分散されているゴム層１０２、１０３の物性は、ヤング率が７０ｋｇｆ／ｃｍ2以上９５ｋｇｆ／ｃｍ2以下であり、かつゴム硬度が６７度以上７５度以下であるものとする。
上記のようにヤング率を特定したことにより、摺接時のブレードエッジ部の引きこまれによる変形が抑制できる。
また、ゴム層中に無機微粒子１０１を添加したことにより、ヤング率を上げても高硬度にならないように制御することが可能となり、クリーニング時に摺接する感光体との優れた密着性が維持できるようになる。
ヤング率を７０ｋｇｆ／ｃｍ2より小さくすると、ブレードエッジ部の変形が大きくなり、充分なクリーニング性が得られないことが確かめられた。またヤング率を９５ｋｇｆ／ｃｍ2より大きくすると、感光体との密着性が充分に得られず、クリーニング性が不充分となることが確かめられた。
また更に、ゴム硬度が６７度より小さい場合は、ブレードエッジ部の引き込まれが大きくなり、充分なクリーニング性が得られず、また７５度より大きいと、感光体との密着性が不充分になりクリーニング不良が発生し、ブレード欠けも発生しやすいことが確かめられた。
上述したことより、本発明においては、無機微粒子を分散させたゴム層の物性に関して、ヤング率が７０ｋｇｆ／ｃｍ2以上９５ｋｇｆ／ｃｍ2以下であり、かつゴム硬度が６７度以上７５度以下であるものと特定した。
なお、硬度の測定ではＪＩＳ ―Ｋ６３０１のＡ型硬度計による測定値を用い、ヤング率はＪＩＳ−Ｋ６３９４により測定した。
【００３２】
ゴム層１０２はウレタンゴムを適用でき、これに分散する無機微粒子としては、従来公知の材料が使用できる。
例えば、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム、チタン酸カリウム等の無機材料からなる微粉末が挙げられる。
特に、シリカ及び酸化チタンが好ましく、これらを使用した場合は特にクリーニング性と耐磨耗性が良好であることが確かめられた。
【００３３】
無機微粒子１０１の粒径は、平均粒径が０．０１〜５μｍであることが好ましい。
０．０１μｍ未満とすると補強材として充分に機能せず、良好なブレード耐磨耗性が得られないことが確かめられた。一方、５μｍ以上とすると、ゴムブレードに無機微粒子を分散させても、ゴムから無機微粒子が脱離してしまい、充分な耐久性が得られないことが確かめられた。無機微粒子の形状は特に制限されるものではなく、例えば球状、針状、繊維状等が適用できる。
【００３４】
ゴム層１０２中の無機微粒子１０１の添加量は、無機微粒子添加のゴム層の構成成分に対し、１〜２０ｗｔ％とすることが好ましい。
２０ｗｔ％より多いと、無機微粒子がゴムの架橋を阻害してしまい、クリーニングブレードにおいて耐久性が充分に確保できなくなる。またヤング率が上昇する一方において硬度も上昇してしまい、ヤング率と硬度を特定範囲に制御することが困難になるおそれもある。
一方、添加量が１ｗｔ％未満であると、クリーニングブレードの補強効果が充分に得られなくなり、ヤング率が充分に上昇しなくなるおそれがある。
上述したことにより、ゴム層１０２の構成成分に対し、無機微粒子は１〜２９ｗｔ％の添加量であることが望ましい。
【００３５】
クリーニング工程時におけるブレードの当接条件は、ブレードの感光体に対する圧力が０．２０Ｎ／ｃｍ以下であり、かつクリーニング角が８０度以上することが好ましい。
ブレード圧を低く、クリーニング角を寝かせたことで、感光体駆動時にブレードエッジが感光体により引きこまれが小さくなり、小径かつ球形トナーのクリーニング性がさらに向上する。
なお、当接圧の下限については特に規定しないが、充分なクリーニング性を確保するためには、０．１Ｎ／ｃｍ以上とすることが必要であることを確認した。
なお、上記当接圧は、感光体へ加わった荷重を、クリーニングブレードの感光体長手方向の長さで割った値、すなわち線圧であるものとする。感光体に加わった荷重は圧力分布測定システム Ｉ-ＳＣＡＮ （ニッタ株式会社製）により荷重を測定した。
また、上記クリーニング角とは、感光体とクリーニングブレードの接点におけると接線とクリーニングブレードのカット面とのなす角であるものとする。クリーニング角の測定方法についてはブレード当接部を撮影し、クリーニング角を測定した。
【００３６】
クリーニングブレード１１０のブレード１１１を構成するゴム層材料としては、従来公知のものを使用できるが、好ましくはポリウレタンゴムである。
ポリウレタンゴムは、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。
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。
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。
硬化触媒としては、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が挙げられ、特に、１,２−ジメチルイミダゾールが好ましい。
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重量部の範囲で適用する。
【００３７】
ブレード１１１の作製方法については、従来公知の方法を適用できる。少なくとも成型前工程として、所定の材料のプレポリマー中に無機微粒子１０１を分散させる。
具体的な例として、クリーニングブレード１１０は以下のように作製できる。
ウレタンエラストマーは、プレポリマー、硬化剤を主成分とし、これに消泡剤の微量成分を加えて、均一に混合し型に入れて加熱硬化させることで作製できるが、ブレード１１１は、前記無機微粒子１０１を加熱溶融させたプレポリマーに分散させたり、あるいは比較的低分子で常温で液体の硬化剤に分散させることにより、所定の無機微粒子を含有するクリーニングブレードが作製できる。
なお、無機微粒子１０１は、分散性の向上とクリーニングブレード用ゴム状弾性体材料との密着性を上げるために、必要に応じて予めシランカップリング剤等で表面処理を施しておいてもよい。
【００３８】
次に、本発明の画像形成装置に適用するものであり、上述したクリーニングブレードによってクリーニングする対象となるトナーについて説明する。
トナーは、体積平均粒径が５．５μｍ以下であり、円形度が０．９７以上であるものとする。
５．５μｍ以下もの微細なトナーを使用すると潜像に対して忠実な現像が可能となり、極めて高精細な画像が形成できる。また円形度を０．９７以上にすることにより、現像性、転写性が向上し、ハーフトーンのむら等が無い極めて高画質な画像が得られる。
なお、体積平均粒径、及び円形度はSysmex製FPIA-2100を用いて測定した。
【００３９】
上述したように、本発明の画像形成装置に適用する球形状のトナーは、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、該有機溶媒及び水系媒体を除去することにより得られたのもの、又は／及び該分散している間若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、該有機溶媒及び水系媒体を除去することにより製造されるものとする。
また、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有すると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、該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、該有機溶媒及び水系媒体を除去し、洗浄、乾燥することが好ましい。
前記反応時に攪拌強さを調整したり、乾燥後に強攪拌したりすることによってトナーの円形度を調整しても良い。
バインダー用の樹脂材料又は／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又は／及びポリエステルプレポリマーが好適である。
なお、上述した例に限定されることなく、球形状トナーは、その他の方法によって製造してもよい。
【００４０】
次に、本発明の画像形成装置について説明する。本発明の画像形成装置は、クリーニングブレードとして上述した図１〜図３に示したような構成のものを具備している。
図４は、画像形成装置２０の概略構成図である。
感光体１は、ドラム状の形状であるが、本発明はこれに限定されずシート状、エンドレスベルト状であってもよい。
感光体１の周辺機器として帯電部材２が配置されている。図４の構成においては帯電ローラを示しているが、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器（ソリッド・ステート・チャージャー）等の従来公知のものをいずれも適用できる。
帯電部材２の帯電ローラは、感光体１と当接していてもよいが、両者の間に適当なギャップ（１０〜２００μｍ程度）を設けた近接配置とすることにより、両者の摩耗量が低減できると共に帯電部材へのトナーフィルミングを抑制でき、好適である。
帯電部材２に印加する電圧は、帯電の安定化と帯電ムラの抑制のために、直流成分に交流成分を重畳したものとすることが効果的である。しかしながら、帯電が安定化される反面、直流成分のみ印加した場合に比べ、プロセス中に使用した感光体の表面層が摩耗しやすいという欠点もある。但し、本発明においては、感光体として耐摩耗性に優れたものを選定するので、上記構成としても実用上の問題はない。
転写手段には、一般に上記の帯電器が使用できる。図４においては、転写ローラ５を適用している。
また、画像露光部３、除電ランプ９等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等の発光物全般が適用できる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルター等の各種フィルターを用いる。これらの光源は、光照射を併用した転写工程、除電工程、クリーニング工程又は前露光等の工程にも用いることもできる。
現像ユニット４により感光体１上に現像されたトナーは、給紙トレイ１０より搬送された転写紙に転写されるが、全部が転写されるわけではなく、感光体１上に残存するトナーもあり、このようなトナーは、クリーニングユニット６のクリーニングブレード１００により感光体１から除去される。
クリーニングは、クリーニングブレード１００のみで行なわれることもあるが、ファーブラシ等のクリーニングブラシを組み合わせて用いてもよい。
転写装置により転写紙に転写されたトナー像は、定着装置８に搬送され、トナー像を紙に定着し、排紙される。
電子写真感光体に正（負）帯電を施し、画像露光を行なうと、感光体表面上には正（負）の静電潜像が形成される。
これを負（正）極性のトナー（検電微粒子）で現像すれば、ポジ画像が得られ、また、正（負）極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の具体的な実施例、及び比較例を挙げて説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００４２】
〔実施例１〜８〕、〔比較例１〜４〕
下記表１〜表３に示した組成比のクリーニングブレード用ゴム状板材を次の手順で作製した。
９０℃に加熱溶融した所定量のプレポリマーに所定量の無機微粒子を加え、ＡＲ−５００（Thinky社製商品名）で１０００ｒｐｍで３分間処理し、プレポリマーと無機微粒子とからなる加熱溶融液を作製し、真空乾燥機で加熱したまま真空脱泡を行った。
得られた無機微粒子を分散したプレポリマー加熱溶融液に所定量の硬化剤を加え、手早くアジターにて均一になるまで撹拌し、その後に減圧脱泡し、離型剤を塗布し、１５０℃に予備加熱した型に流し込み、１５０℃に加熱した恒温槽に６０分間放置し硬化させ、厚さ２ｍｍのウレタンゴムを作製した。
【００４３】
金型から取り出し、１２０℃の恒温槽に２４時間放置し、さらに２３℃、５５±１０％ＲＨの恒温恒湿槽に１週間放置して、図１に示すような構造の、ゴム層１０２全体に無機微粒子１０１が分散されたクリーニングブレード用ゴム板部材を得た。
次に、得られたゴム板を所定の大きさに切り出し、所定の金属製ホルダーに接着し、クリーニングブレード１１１を作製した。
なお、比較例１、及び比較例２については、無機微粒子１０１を添加させずにクリーニングブレードを作製した。その他の条件は、実施例１〜８と同様の手順でるものとする。
【００４４】
作製した実施例１〜８、及び比較例１〜４のクリーニングブレードを、ImagioNEO-C385（リコー製商品名）に装着した。
各クリーニングブレードの当接条件は、下記表１〜３に示す。
トナーは体積平均粒径が４．８μｍ、円形度が０．９７のものを使用した。
上記条件で、印字率６％のチャートを１５０×１０００枚、通紙試験を行った。
初期、５０×１０００時、及び１５０×１０００時にクリーニング試験を行うこととした。
クリーニング試験はランク評価を行うこととし、ランク５が最良であり、ランク１が劣悪であるものとして評価した。
実用上で良好な品質としてはランク３以上が必要であるものとした。
【００４５】
クリーニングブレードのエッジ磨耗を測定した。
エッジ摩耗に関しては、ランニング後のクリーニングブレードのブレードエッジをレーザー顕微鏡(キーエンス製、ＶＫ9500)で観察し、プロファイルより磨耗幅を算出することとした。
なお比較例１〜４は、５０×１０００時で、クリーニング不良がひどく、劣悪な画像であったためランを中止した。よって比較例１〜４は５０×１０００時のブレード磨耗量を測定した。
【００４６】
下記表１〜表３に評価条件、表４に評価結果を記す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
実施例１〜８の評価結果から、本発明構成のクリーニングブレードを用いれば、平均粒径が５．５μｍ以下の微小径で、かつ円形度が０．９７以上もの略真球のトナーを用いた場合においても、初期から長時間駆動した後に亘って良好なクリーニング性が維持でき、クリーニングブレードの摩耗についても実用上良好な範囲に抑制できた。
比較例１、２の評価結果から、ゴム層中に無機微粒子を含有しないクリーニングブレードを用いたときには、初期から実用上充分なクリーニング性が得られず、ブレードの摩耗量も大きくなり耐久性についても著しく悪化した。
比較例３の評価結果から、無機微粒子が多く、ヤング率及び硬度が所定の値を超えると、初期においては比較的良好なクリーニング性は得られるが、長時間稼動させると維持できず、ブレードの摩耗量も大きくなり耐久性に劣ることが解った。
比較例４の評価結果から、無機微粒子の添加量が少なく、ヤング率及び硬度が所定の値を超えると、初期から実用上充分なクリーニング性が得られず、ブレードの摩耗量も大きくなり耐久性についても著しく悪化した。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードの概略断面図を示す。
【図２】本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードの他の一例の概略断面図を示す。
【図３】本発明の画像形成装置を構成するクリーニングブレードの他の一例の概略断面図を示す。
【図４】本発明の画像形成装置の概略構成図を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１ 感光体
２ 帯電部材
３ 画像露光部
４ 現像ユニット
６ クリーニングユニット
９ 除電ランプ
１０ 給紙トレイ
２０ 画像形成装置
１００ クリーニングブレード
１０１ 無機微粒子
１０２ ゴム層
１０３ ゴム層
１１０ 支持具
１１１ ブレード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
当該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記クリーニング手段は、ゴムブレードを前記像担持体に押し当てるブレードクリーニング方式により稼動するようになされ、
前記ゴムブレードは、少なくとも前記像担持体と接する部分において、無機微粒子を含有したゴム層により構成されており、
前記無機微粒子を含有したゴム層は、ヤング率が７０〜９５ｋｇｆ／ｃｍ2で、かつゴム硬度が６７〜７５度であり、
また前記トナーは、円形度が０．９７以上であり、かつ体積平均粒径が５．５μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記無機微粒子の平均粒径が、０．０１〜５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記無機微粒子を含有した前記ゴム層の無機微粒子の含有量は、前記無機微粒子を含有したゴム層の構成成分に対し、１〜２０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記クリーニングブレードの前記像担持体に対する当接圧が、０．２０Ｎ／ｃｍ以下であり、前記像担持体と前記リーニグブレードとが形成するクリーニング角が８０°以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記無機微粒子がシリカであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記無機微粒子が酸化チタンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、
当該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記クリーニング手段は、ゴムブレードを前記像担持体に押し当てるブレードクリーニング方式により稼動するようになされ、
前記ゴムブレードは、少なくとも前記像担持体と接する部分において、無機微粒子を含有したゴム層により構成されており、
前記無機微粒子を含有したゴム層は、ヤング率が７０〜９５ｋｇｆ／ｃｍ2で、かつゴム硬度が６７〜７５度であり、
また前記トナーは、円形度が０．９７以上であり、かつ体積平均粒径が５．５μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記無機微粒子の平均粒径が、０．０１〜５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記無機微粒子を含有した前記ゴム層の無機微粒子の含有量は、前記無機微粒子を含有したゴム層の構成成分に対し、１〜２０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記クリーニングブレードの前記像担持体に対する当接圧が、０．２０Ｎ／ｃｍ以下であり、前記像担持体と前記リーニグブレードとが形成するクリーニング角が８０°以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記無機微粒子がシリカであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記無機微粒子が酸化チタンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２０６６０２（Ｐ２００７−２０６６０２Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８２０９（Ｐ２００６−２８２０９）
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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