JP2011090059A - 画像形成装置用クリーニングブレード - Google Patents

Abstract

【課題】トナーのすり抜けを確実に防止して、たとえ小粒径トナーや球形トナーであっても良好なクリーニング性能を発揮できる画像形成装置用クリーニングブレードを提供する。
【解決手段】感光体３の幅方向の一端９側における、支持部材６の端縁７からの突出長Ｌ１と、前記幅方向の他端１０側における、前記端縁７からの突出長Ｌ２との差Ｌ１−Ｌ２と、前記両端間の幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗを式(1)：
１／３２６≦（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ≦４／３２６ (1)
を満足する範囲内として、前記感光体３の表面４に接触するエッジ部分８を備えた一辺２を、前記幅方向に対して傾斜させた状態で配設させた画像形成装置用クリーニングブレードである。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば静電式複写機、レーザープリンタ、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機等の画像形成装置に用いる画像形成装置用クリーニングブレードに関するものである。

前記画像形成装置においては、光導電性を有する感光体の表面を一様に帯電させた状態で露光して、前記表面に形成画像に対応する静電潜像を形成し（帯電工程→露光工程）、前記静電潜像を、あらかじめ帯電させたトナーを選択的に付着させることでトナー像に現像したのち（現像工程）、前記トナー像を紙（プラスチックフィルム等を含む、以下同様）の表面に転写し（転写工程）、さらに定着させることにより（定着工程）、前記紙の表面に画像が形成される。またトナー像を紙の表面に転写した後の感光体の表面は、クリーニング工程で残留したトナーが除去されて次の画像形成に利用される。

トナーとしては、
(a) 定着用樹脂や着色剤等を含む混練物を粉砕し、さらに必要に応じて分級して製造される粉砕トナーや、あるいは
(b) 定着用樹脂のもとになるモノマーないしオリゴマー、重合開始剤、着色剤等の混合物を分散媒中に微小な球状に分散させた状態で前記モノマー等を重合させて製造される球形の重合トナーを、さらに圧縮変形等によって異形化させて得られる異形化重合トナー
等が広く用いられる。

クリーニング工程には、例えばゴム等のエラストマによって略矩形の平板状に形成され、その一辺のエッジ部分を感光体の表面に接触させた状態で前記表面上を一方向に相対的に移動させることにより、前記表面に残留するトナーを剥離させて除去するクリーニングブレードを用いるのが一般的である。
しかしクリーニングブレードを用いたクリーニング工程では、どうしても、感光体の表面に付着したトナーがエッジ部分によって除去されずにクリーニングブレードを通過するいわゆるトナーのすり抜けが生じて、クリーニング性能が低下するという問題を生じる。

トナーのすり抜けが発生する原因の一つとしては、感光体の表面に所定の線圧でもって接触させたエッジ部分が、前記感光体の回転に伴って前記表面上を相対移動される際にいわゆるスリップ−スティック挙動を生じて振動することが考えられる。
つまりクリーニングブレードは、感光体の表面に対して一定の形状を維持しながらスムースに相対移動するわけではなく、前記エッジ部分は、前記表面との相対移動に伴い、摩擦力によって前記表面に追従（スティック）しながら徐々に変形し行き、この変形に伴ってクリーニングブレードの内部応力が高まって前記摩擦力を超えた時点で前記表面に対して滑り（スリップ）を生じて、元の形状にある程度復元しようとする動作を繰り返して振動する。

そして前記振動を生じると線圧が低下したり、あるいはエッジ部分が感光体の表面から離間したりすることがあり、その際にトナーのすり抜けが生じてクリーニング性能が低下するのである。
特に近年、画像形成装置のより一層の省エネルギー化、低コスト化、形成画像の高画質化のためにトナーの小粒径化や、あるいは重合トナーを異形化させずに球形のままで使用すること等が一般化しつつあるが、従来のクリーニングブレードでは、前記小粒径トナーや球形トナーを感光体の表面から確実に除去してクリーニング不良が発生するのを防止するのは困難である。

そこでクリーニングブレードの、特にエッジ部分の形状を変更してクリーニング性能を向上することが種々検討されている（特許文献１〜３等参照）。

特開２００４−３７５８３号公報 特開２００６−３３７５８８号公報 特開２００８−１７５９０７号公報

しかし発明者の検討によると、前記特許文献１〜３に記載の発明のクリーニングブレードの構造では、依然としてトナーのすり抜けを防止する効果が十分でなく、クリーニング性能を十分に向上できないことが明らかになった。
本発明の目的は、トナーのすり抜けを確実に防止して、たとえ小粒径トナーや球形トナーであっても良好なクリーニング性能を発揮できる画像形成装置用クリーニングブレードを提供することにある。

本発明は、画像形成装置の感光体の幅方向の略全幅に亘る直線状の一辺を備えた平板状に形成され、
端縁が前記幅方向と平行な直線状とされた支持部材によって前記一辺側を前記端縁から突出させた状態で支持されて、
前記一辺のエッジ部分を前記感光体の表面に接触させながら前記表面に対して前記幅方向と直交する方向に相対的に移動されることで、前記表面に残留するトナーを剥離させて除去する画像形成装置用クリーニングブレードであって、
前記一辺から前記端縁までの間の、前記幅方向と直交する方向の突出長が、前記幅方向の一端側において他端側よりも大きくされ、かつ前記一端側の突出長Ｌ１と他端側の突出長Ｌ２との差Ｌ１−Ｌ２と前記両端間の幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗが式(1)：
１／３２６≦（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ≦４／３２６ (1)
を満足する範囲内とされていることを特徴とする画像形成装置用クリーニングブレードである。

従来のクリーニングブレードはいずれも、先に説明したように略矩形の平板状に形成され、感光体の表面に接触されるエッジ部分を有する一辺が、前記感光体の幅方向と平行に配設されるのが一般的である。しかしこのことが、発明者の検討によると、従来のクリーニングブレードにおいてトナーのすり抜けを生じやすい原因の一つである。
すなわち感光体の表面に付着したトナーは、前記のように感光体の幅方向と平行に配設された一辺のエッジ部分に、前記幅方向と直交する、感光体とクリーニングブレードとの相対的な移動方向（以下「相対移動方向」と略記する場合がある）から接触するため、前記エッジ部分には、前記トナーから、前記相対移動方向にのみ集中して応力が加えられることになる。

そのため、特に先に説明したスリップ−スティック挙動によって振動を生じて線圧が低下したりしたエッジ部分をトナー、特に前記小粒径トナーや球形トナー等がすり抜けやすくなってクリーニング性能が低下する。
これに対し本発明の画像形成装置用クリーニングブレードでは、前記構成により、感光体の表面に接触されるエッジ部分を有する一辺を、感光体の幅方向に対して傾斜させた状態で配設させることができる。

そのため、感光体の表面に付着したトナーから前記一辺のエッジ部分が受ける応力は従来のように相対移動方向だけでなく、相対移動方向と直交する幅方向にも分散される結果、前記エッジ部分に前記トナーから加えられる前記相対移動方向の応力が低減される。
しかも、感光体の表面と画像形成装置用クリーニングブレードとの相対的な移動に伴い、前記トナーは、傾斜に沿って、突出長の短い他端側の方向に転がるように移動を開始し、トナーに前記転がりを生じることによってエッジ部分がトナーから受ける全体の応力も低減される。

したがって本発明の画像形成装置用クリーニングブレードによれば、たとえスリップ−スティック挙動によって振動を生じて線圧が低下したりした場合でもトナー、特に小粒径トナーや球形トナー等がエッジ部分をすり抜けるのを抑制してクリーニング性能を向上することができる。
なお、突出長Ｌ１、Ｌ２の差Ｌ１−Ｌ２と幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗが前記範囲に限定されるのは下記の理由による。

すなわち比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗが１／３２６未満ではエッジ部分を有する一辺の傾斜が小さすぎるため、前記傾斜に基づく応力の分散や転がりによってトナーのすり抜けを抑制する効果が十分に得られないという問題を生じる。
また比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗが４／３２６を超える傾斜の大きい画像形成装置用クリーニングブレードは感光体に対する相対移動方向の寸法が大きくなり、収容するのに大きなスペースが必要となって、前記画像形成装置用クリーニングブレードを組み込む画像形成装置を小型化する妨げになるという問題を生じる。

なお短い方の突出長Ｌ２は５．３ｍｍ以上、７．３ｍｍ以下であるのが好ましい。突出長Ｌ２を前記範囲内とすることにより、画像形成装置用クリーニングブレードの弾性に基づいて、前記画像形成装置用クリーニングブレードのエッジ部分の線圧を適度に調整してクリーニング性能をさらに向上することができる。

本発明によれば、トナーのすり抜けを確実に防止して、たとえ小粒径トナーや球形トナーであっても良好なクリーニング性能を発揮できる画像形成装置用クリーニングブレードを提供することができる。

本発明の画像形成装置用クリーニングブレードの、実施の形態の一例を示す平面図である。 前記例の画像形成装置用クリーニングブレードを画像形成装置に組み込んだ状態を示す断面図である。 前記例の画像形成装置用クリーニングブレードのエッジ部分に、１つのトナーから加えられる応力を説明する拡大図である。 従来のクリーニングブレードのエッジ部分に、１つのトナーから加えられる応力を説明する拡大図である。

図１は、本発明の画像形成装置用クリーニングブレードの、実施の形態の一例を示す平面図である。図２は、前記本発明の画像形成装置用クリーニングブレードを画像形成装置に組み込んだ状態を示す断面図である。
両図を参照して、この例の画像形成装置用クリーニングブレード１は、例えばゴム等のエラストマによって、直線状の一辺２を備えた平板状に形成されている。前記一辺２は、図示していないが、画像形成装置の感光体の幅方向の略全幅に亘る長さを有している。

図２を参照して、前記画像形成装置用クリーニングブレード１は、図中に実線の矢印で示す方向（図１では白抜きの矢印で示す方向）に回転する回転式の感光体３の、表面４の近傍に配設されたトナー回収ボックス５に、支持部材６を介して支持されている。
すなわち画像形成装置用クリーニングブレード１は、前記感光体３の表面４に臨む端縁７が前記回転方向と直交する幅方向と平行な直線状とされた前記支持部材６によって、前記一辺２側を前記端縁７から突出させた状態で支持されており、この支持状態において前記一辺２のエッジ部分８が前記感光体３の表面４に接触されている。

トナー回収ボックス５は、図示しない画像形成装置の筐体等に取り付けられて固定されており、感光体３を前記回転方向に回転させると、前記エッジ部分８が前記感光体３の表面４に対して幅方向と直交方向で、かつ感光体３の回転方向と反対方向に相対移動されて、前記表面４に残留するトナーを剥離させて除去する働きをする。
図１を参照して、前記画像形成装置用クリーニングブレード１は、前記一辺２から前記端縁７までの間の突出長が、前記幅方向の一端９側において他端１０側よりも大きくされている。

詳しくは、前記一端９側の突出長Ｌ１と他端１０側の突出長Ｌ２との差Ｌ１−Ｌ２と、前記両端間の、感光体３の回転方向と直交する幅方向の幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗが式(1)：
１／３２６≦（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ≦４／３２６ (1)
を満足する範囲内とされている。

かかる構成により、この例の画像形成装置用クリーニングブレード１は、前記一辺２が、感光体３の幅方向に対して傾斜させた状態で配設される。
図３は、前記例の画像形成装置用クリーニングブレード１のエッジ部分８に、１つのトナー１１から加えられる応力を説明する拡大図である。また図４は、従来のクリーニングブレード１のエッジ部分８に、１つのトナー１１から加えられる応力を説明する拡大図である。

図２および図４を参照して、従来のクリーニングブレード１は、先に説明したようにエッジ部分８を有する一辺２が、前記感光体３の幅方向と平行に配設されている。そのため感光体３の表面４に付着したトナー１１は、前記エッジ部分８に、前記幅方向と直交する相対移動方向から接触し、前記エッジ部分８には、前記トナー１１から、図中に実線の矢印で示すように、前記相対移動方向にのみ集中して応力Ｆ１が加えられることになる。

そのため、特に先に説明したスリップ−スティック挙動によって振動を生じて線圧が低下したりしたエッジ部分８をトナー１１、特に前記小粒径トナーや球形トナー等がすり抜けやすくなってクリーニング性能が低下する。
これに対し図１ないし図３を参照して、この例の画像形成装置用クリーニングブレード１では、前記エッジ部分８を有する一辺２が、感光体３の幅方向に対して傾斜させた状態で配設されている。そのため、感光体３の表面４に付着したトナー１１から前記一辺２のエッジ部分８が受ける応力Ｆ１は、相対移動方向の応力Ｆ２と、前記相対移動方向と直交する幅方向の応力Ｆ３の合力として表すことができ、前記両方向の応力Ｆ２、Ｆ３に分散される結果、前記エッジ部分８に前記トナー１１から加えられる前記相対移動方向の応力Ｆ２が低減される。

しかも、感光体３の表面４と画像形成装置用クリーニングブレード１との相対的な移動に伴い、前記トナー１１は、前記傾斜に沿って、図中に白抜きの矢印で示すように突出長の短い他端１０側の方向に転がるように移動を開始し、トナー１１に前記転がりを生じることによってエッジ部分８がトナー１１から受ける全体の応力も低減される。
したがって前記画像形成装置用クリーニングブレード１によれば、たとえスリップ−スティック挙動によって振動を生じて線圧が低下したりした場合でもトナー１１、特に小粒径トナーや球形トナー等がエッジ部分をすり抜けるのを抑制してクリーニング性能を向上することができる。

本発明において、突出長Ｌ１、Ｌ２の差Ｌ１−Ｌ２と幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗが前記範囲に限定されるのは下記の理由による。
すなわち比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗが１／３２６未満ではエッジ部分を有する一辺の傾斜が小さすぎるため、前記傾斜に基づく応力の分散や転がりによってトナーのすり抜けを抑制する効果が十分に得られないという問題を生じる。

また比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗが４／３２６を超える傾斜の大きい画像形成装置用クリーニングブレードは感光体に対する相対移動方向の寸法が大きくなり、収容するのに大きなスペースが必要となって、前記画像形成装置用クリーニングブレードを組み込む画像形成装置を小型化する妨げになるという問題を生じる。
また、前記突出長Ｌ１、Ｌ２のうち短い方の突出長Ｌ２は５．３ｍｍ以上、７．３ｍｍ以下であるのが好ましい。

突出長Ｌ２が５．３ｍｍ未満では、画像形成装置用クリーニングブレード１の、支持部材６からの突出部分の柔軟性が不足してエッジ部分８の線圧が高くなりすぎ、逆に７．３ｍｍを超える場合には、前記突出部分が柔軟になりすぎてエッジ部分８の線圧が不足する結果、いずれの場合にも良好なクリーニング性能が得られないおそれがある。
これに対し、突出長Ｌ２を前記範囲内とすることにより、画像形成装置用クリーニングブレード１の弾性に基づいて、そのエッジ部分８の、感光体３の表面４に対する線圧を適度に調整して、クリーニング性能をさらに向上することができる。

また画像形成装置用クリーニングブレード１の、前記両端間の幅Ｗは、画像形成装置を通紙する紙の最大幅と、それに対応する感光体の幅に応じて適宜、設定することができる。例えばＡ３縦、およびＡ４横対応の画像形成装置の場合、前記幅Ｗは３００ｍｍ以上、３５０ｍｍ以下であるのが好ましい。
前記画像形成装置用クリーニングブレード１は、例えばウレタンゴム等のゴムや軟質樹脂のシートを所定の平面形状、すなわち感光体３の幅方向の略全幅に亘る直線状の一辺２を備え、かつ支持部材６への固定のための固定代を有するとともに、前記固定代より一辺２側の突出部分の突出長の差Ｌ１−Ｌ２と幅Ｗとの比が前記式(1)を満足する平板状にカットする等して形成される。また支持部材６は、例えば金属、硬質プラスチック、セラミック等によって形成される。

前記画像形成装置用クリーニングブレード１は、接着剤による接着等によって支持部材６に固定される。前記接着剤としては、例えばポリアミド系、ポリウレタン系のホットメルト接着剤や、あるいはエポキシ系、フェノール系の接着剤等を用いることができ、特に接着の作業に要する時間を短縮すること等を考慮するとホットメルト接着剤が好ましい。
前記接着剤を、支持部材６の片面と、画像形成装置用クリーニングブレード１の片面の固定代との間に介在させた状態で、前記両者を、突出長が前記式(1)を満足するように接着して固定したのち、前記支持部材６をトナー回収ボックス５にねじ止め等することで、前記画像形成装置用クリーニングブレード１が、図２に示すように画像形成装置に組み込まれる。

以下の実施例、比較例の画像形成装置用クリーニングブレードの製造、特性の測定、および試験を、特記した以外は温度２３±１℃、相対湿度５５±１％の環境下で実施した。
〈実施例１〉
厚み２ｍｍのゴムシートを、感光体３の幅方向の幅が３２６ｍｍで、前記幅方向の全幅に亘る直線状の一辺２を備えるとともに、支持部材６への固定のための固定代を有し、さらに前記固定代より一辺２側でかつ前記幅方向の一端９側の突出長Ｌ１が８．３ｍｍ、他端１０側の突出長Ｌ２が７．３ｍｍ、突出長の差Ｌ１−Ｌ２が１．０ｍｍ、前記差Ｌ１−Ｌ２と幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ＝１／３２６となるようにカットして画像形成装置用クリーニングブレード１を製造した。

〈実施例２〉
突出長Ｌ１を８．３ｍｍ、Ｌ２を６．３ｍｍ、突出長の差Ｌ１−Ｌ２を２．０ｍｍ、前記差Ｌ１−Ｌ２と幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ＝２／３２６としたこと以外は実施例１と同様にして画像形成装置用クリーニングブレード１を製造した。
〈実施例３〉
突出長Ｌ１を９．３ｍｍ、Ｌ２を６．３ｍｍ、突出長の差Ｌ１−Ｌ２を３．０ｍｍ、前記差Ｌ１−Ｌ２と幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ＝３／３２６としたこと以外は実施例１と同様にして画像形成装置用クリーニングブレード１を製造した。

〈実施例４〉
突出長Ｌ１を９．３ｍｍ、Ｌ２を５．３ｍｍ、突出長の差Ｌ１−Ｌ２を４．０ｍｍ、前記差Ｌ１−Ｌ２と幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ＝４／３２６としたこと以外は実施例１と同様にして画像形成装置用クリーニングブレード１を製造した。
〈比較例１〉
突出長Ｌ１を９．３ｍｍ、Ｌ２を４．３ｍｍ、突出長の差Ｌ１−Ｌ２を５．０ｍｍ、前記差Ｌ１−Ｌ２と幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ＝５／３２６としたこと以外は実施例１と同様にして画像形成装置用クリーニングブレード１を製造した。

〈比較例２〉
突出長Ｌ１を１０．３ｍｍ、Ｌ２を５．３ｍｍ、突出長の差Ｌ１−Ｌ２を５．０ｍｍ、前記差Ｌ１−Ｌ２と幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ＝５／３２６としたこと以外は実施例１と同様にして画像形成装置用クリーニングブレード１を製造した。
〈比較例３〉
突出長Ｌ１を８．３ｍｍ、Ｌ２を７．８ｍｍ、突出長の差Ｌ１−Ｌ２を０．５ｍｍ、前記差Ｌ１−Ｌ２と幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ＝０．５／３２６としたこと以外は実施例１と同様にして画像形成装置用クリーニングブレード１を製造した。

〈クリーニング性能試験〉
前記実施例、比較例で製造した画像形成装置用クリーニングブレード１を図１、図２に示すように支持部材６に接着し、前記支持部材６を介して、回転式の感光体３を備え、球形トナーを用いる画像形成装置の試験機（自社製）に組み込んだ。
画像形成装置用クリーニングブレード１は、その一辺２のエッジ部分８が感光体３の表面４に接触した位置からさらに感光体３の方向に１ｍｍ押し込んだ位置に固定することで線圧を調整した。

球形トナー１１としては、重合法によって製造した、体積平均径が５〜１０μｍ、長径と短径の比で表される球形度が０．９０〜０．９９であるものを用いた。
そして前記感光体３を周速２００〜５００ｍｍ／ｓで回転させながら印字濃度４％の画像を普通紙の表面に１枚画像形成した後、前記感光体３の、画像形成装置用クリーニングブレード１を通過した後の表面に付着したトナーの、単位面積あたりの付着量Ｔａ（μｇ）を求めた。

ついで画像形成をせずに感光体３をもう１回回転させた後、前記感光体３の、画像形成装置用クリーニングブレード１を通過した後の表面に、前記画像形成装置用クリーニングブレード１をすり抜けて残留したトナーの、単位面積あたりの付着量Ｔｂ（μｇ）を求めた。
そしてＴｂ／Ｔａを求めて、下記の基準でクリーニング性能を評価した。

◎：Ｔｂ／Ｔａは０．３未満であった。
○：Ｔｂ／Ｔａは０．３以上、０．４未満であった。
△：Ｔｂ／Ｔａは０．４以上、０．５未満であった。
×：Ｔｂ／Ｔａは０．５以上であった。
結果を表１に示す。

表１より、画像形成装置用クリーニングブレード１の幅方向の一端９側の突出長Ｌ１と、他端１０側の突出長Ｌ２との差Ｌ１−Ｌ２と、前記両端間の幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗを１／３２６以上、４／３２６以下として、感光体３の表面４に接触するエッジ部分８を有する一辺２を、前記感光体３の幅方向に対して傾斜させた状態で配設させることによって良好なクリーニング性能が得られること、特に短い方の突出長Ｌ２は５．３ｍｍ以上、７．３ｍｍ以下であるのが好ましいことが判った。

１ 画像形成装置用クリーニングブレード
２ 一辺
３ 感光体
４ 表面
５ トナー回収ボックス
６ 支持部材
７ 端縁
８ エッジ部分
９ 一端
１０ 他端
１１ トナー
Ｌ１、Ｌ２ 突出長
Ｗ 幅

Claims (2)

1. 画像形成装置の感光体の幅方向の略全幅に亘る直線状の一辺を備えた平板状に形成され、
   端縁が前記幅方向と平行な直線状とされた支持部材によって前記一辺側を前記端縁から突出させた状態で支持されて、
   前記一辺のエッジ部分を前記感光体の表面に接触させながら前記表面に対して前記幅方向と直交する方向に相対的に移動されることで、前記表面に残留するトナーを剥離させて除去する画像形成装置用クリーニングブレードであって、
   前記一辺から前記端縁までの間の、前記幅方向と直交する方向の突出長が、前記幅方向の一端側において他端側よりも大きくされ、かつ前記一端側の突出長Ｌ１と他端側の突出長Ｌ２との差Ｌ１−Ｌ２と前記両端間の幅Ｗとの比（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗが式(1)：
   １／３２６≦（Ｌ１−Ｌ２）／Ｗ≦４／３２６ (1)
   を満足する範囲内とされていることを特徴とする画像形成装置用クリーニングブレード。
2. 前記突出長Ｌ２は５．３ｍｍ以上、７．３ｍｍ以下である請求項１に記載の画像形成装置用クリーニングブレード。

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