JP2014048316A - 画像形成ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤搬送体上に残留した現像剤を十分に掻き取ることができるようにする。
【解決手段】現像剤を搬送する現像剤搬送体と、該現像剤搬送体上の現像剤を掻き取るクリーニング部材とを有する。該クリーニング部材は、弾性材料から成る板状のクリーニングブレード１４ｂを備える。該クリーニングブレード１４ｂの現像剤搬送体に対するクリーニング角度が９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下にされる。前記クリーニングブレード１４ｂの現像剤搬送体に対する線圧が１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下にされる。前記弾性材料は、溶剤に浸漬されたときの質量変化率が３５〔％〕以下である。前記弾性材料の、溶剤に浸漬されたときの質量変化率が３５〔％〕以下であるので、ブレードエッジに欠け、摩耗等が発生するのを抑制することができる。したがって、現像剤搬送体上に残留した現像剤を十分に掻き取ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成ユニット及び画像形成装置に関するものである。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置、例えば、電子写真式のプリンタは、画像形成ユニット、ＬＥＤヘッド、転写ローラ、定着器等を備える。前記画像形成ユニットは、画像形成ユニットの本体、すなわち、画像形成ユニット本体、及び該画像形成ユニット本体に対して着脱自在に配設され、現像剤としてのトナーを収容するトナーカートリッジから成り、前記画像形成ユニット本体内に、現像剤搬送体としての感光体ドラム、帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、クリーニング装置等が配設される。

前記プリンタにおいては、感光体ドラムの表面が帯電ローラによって一様に帯電させられ、ＬＥＤヘッドによって露光されて静電潜像が形成され、該静電潜像に、前記トナーカートリッジからトナー供給ローラ及び現像ローラを介して供給されたトナーが付着させられてトナー像が形成される。該トナー像は、転写ローラによって用紙に転写され、定着器において用紙に定着させられ、用紙はプリンタの筐体外に排出される。

そして、転写後に感光体ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置に配設されたクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−１５２１５６号公報

しかしながら、前記従来のプリンタにおいては、クリーニングブレードの先端、すなわち、ブレードエッジに欠け、摩耗等が発生すると、感光体ドラム上に残留したトナーを十分に掻き取ることができなくなり、感光体ドラムの回転に伴って、残留したトナーがクリーニングブレードと感光体ドラムとの間をすり抜けてしまう。

そして、すり抜けたトナーが帯電ローラの表面に付着すると、帯電不良が起きたり、帯電ローラに付着したトナーによって感光体ドラムの表面が傷付けられたりしてしまう。

本発明は、前記従来のプリンタの問題点を解決して、現像剤搬送体上に残留した現像剤を十分に掻き取ることができる画像形成ユニット及び画像形成装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の画像形成ユニットにおいては、現像剤を搬送する現像剤搬送体と、該現像剤搬送体上の現像剤を掻き取るクリーニング部材とを有する。

そして、該クリーニング部材は、弾性材料から成る板状のクリーニングブレードを備える。

また、該クリーニングブレードの現像剤搬送体に対するクリーニング角度が９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下にされる。

そして、前記クリーニングブレードの現像剤搬送体に対する線圧が１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下にされる。

また、前記弾性材料は、溶剤に浸漬したときの質量変化率が３５〔％〕以下である。

本発明によれば、画像形成ユニットにおいては、現像剤を搬送する現像剤搬送体と、該現像剤搬送体上の現像剤を掻き取るクリーニング部材とを有する。

そして、該クリーニング部材は、弾性材料から成る板状のクリーニングブレードを備える。

また、該クリーニングブレードの現像剤搬送体に対するクリーニング角度が９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下にされる。

そして、前記クリーニングブレードの現像剤搬送体に対する線圧が１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下にされる。

また、前記弾性材料は、溶剤に浸漬されたときの質量変化率が３５〔％〕以下である。

この場合、前記弾性材料の、溶剤に浸漬されたときの質量変化率が３５〔％〕以下であるので、ブレードエッジに欠け、摩耗等が発生するのを抑制することができる。したがって、現像剤搬送体上に残留した現像剤を十分に掻き取ることができる。

本発明の第１の実施の形態における画像形成ユニットの概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概念図である。 ポリウレタンの質量変化率と、トナーのすり抜けが発生したと判断されたときのドラムカウントとの関係を示す図である。 ポリウレタンの弾性率と、トナーのすり抜けが発生したと判断されたときのドラムカウントとの関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としての電子写真式のプリンタについて説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概念図である。

図において、４０はプリンタ、４１は該プリンタ４０の筐体であり、該筐体４１内の下部に、媒体収容部としての用紙カセット５０が配設され、該用紙カセット５０内に媒体としての用紙Ｐが収容される。用紙カセット５０の前端には、媒体供給部材としての、かつ、繰出ローラとしてのホッピングローラ５１が配設される。

また、４９はホッピングローラ５１によって繰り出された用紙Ｐを搬送するための媒体搬送路であり、該媒体搬送路４９に媒体搬送部材としてのレジストローラ４５、４６が配設される。

５５Ｂｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃは、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の画像形成を行う複数の画像形成部としての画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）であり、該画像形成ユニット５５Ｂｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃは、プリンタ４０の本体、すなわち、装置本体に対して着脱自在に配設され、像担持体としての、かつ、第１の現像剤搬送体としての感光体ドラム１２を備え、該各感光体ドラム１２の表面に、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の現像剤としてのトナーによって、各色の現像剤像としてのトナー像が形成される。

そして、前記画像形成ユニット５５Ｂｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃと隣接させて、かつ、感光体ドラム１２と対向させて、感光体ドラム１２の表面を露光して潜像としての静電潜像を形成する露光装置としてのＬＥＤヘッド５６が配設される。該ＬＥＤヘッド５６は、発光部に複数の発光素子としてのＬＥＤを備え、図示されない制御部からＬＥＤヘッド５６に画像データが送られると、画像データに基づいて各ＬＥＤが選択的に発光させられ、感光体ドラム１２の表面が露光され、前記静電潜像が形成される。

また、前記画像形成ユニット５５Ｂｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃの下方に、各色のトナー像を順次重ねて用紙Ｐに転写し、カラーのトナー像を形成する転写ユニット５３が配設される。該転写ユニット５３は、第１の転写用のローラとしての駆動ローラＲ１、第２の転写用のローラとしての従動ローラＲ２、前記駆動ローラＲ１と従動ローラＲ２とによって張設され、駆動ローラＲ１の駆動に伴って走行させられる第２の現像剤搬送体としての、かつ、第１の転写部材としての転写ベルト５２、該転写ベルト５２を介して前記感光体ドラム１２と対向させて回転自在に配設された第２の転写部材としての転写ローラ５７、及び前記転写ベルト５２に付着したトナーを掻き取り、除去する現像剤回収装置５８を備える。

なお、該現像剤回収装置５８は第１のクリーニング要素としての図示されないクリーニングブレードを備える。

そして、用紙Ｐの搬送方向における画像形成ユニット５５Ｂｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃ及び転写ユニット５３より下流側に、カラーのトナー像を用紙Ｐに定着させ、カラー画像を形成する定着装置としての定着器５４が配設される。該定着器５４は、第１の定着用のローラとしての加熱ローラ５４ａ、及び第２の定着用のローラとしての加圧ローラ５４ｂを備える。前記加熱ローラ５４ａ内に加熱体としての図示されないハロゲンランプが配設され、該ハロゲンランプに通電することによって加熱ローラ５４ａが加熱される。

また、用紙Ｐの搬送方向における定着器５４より下流側に媒体排出路５９が形成され、筐体４１に、排出された用紙Ｐを積載するためのスタッカ６０が形成される。

次に、前記プリンタ４０の動作について説明する。

前記ホッピングローラ５１が回転させられると、用紙カセット５０に収容された用紙Ｐが１枚ずつ分離させられて媒体搬送路４９に繰り出される。繰り出された用紙Ｐは、前記レジストローラ４５、４６によって搬送され、静電気力によって転写ベルト５２に吸着させられて、転写ベルト５２が走行させられるのに伴って、画像形成ユニット５５Ｂｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃと転写ローラ５７との間を搬送される。

このとき、各転写ローラ５７には、所定の電圧が印加され、各転写ローラ５７によって発生させられた静電気力により、前記各画像形成ユニット５５Ｂｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃの各感光体ドラム１２上に形成された各色のトナー像が、順次、前記用紙Ｐに重ねて転写され、カラーのトナー像が形成される。

続いて、前記用紙Ｐは、定着器５４に送られ、該定着器５４においてカラーのトナー像が加熱ローラ５４ａによって加熱され、加圧ローラ５４ｂによって用紙Ｐに押し付けられて、用紙Ｐに定着させられ、カラーの画像が形成される。そして、前記定着器５４から排出された用紙Ｐは、媒体排出路５９を搬送されて筐体４１外に排出され、スタッカ６０に積載される。

次に、前記画像形成ユニット５５Ｂｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃについて説明する。この場合、各画像形成ユニット５５Ｂｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃの構造は同じであるので、画像形成ユニット５５Ｃについてだけ説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における画像形成ユニットの概念図である。

図において、Ｂｄは画像形成ユニット５５Ｃの本体、すなわち、画像形成ユニット本体、１１は該画像形成ユニット本体Ｂｄに対して着脱自在に配設された現像剤収容体としてのトナーカートリッジであり、前記画像形成ユニット本体Ｂｄは、感光体ドラム１２、帯電装置としての帯電ローラ１３、転写後に感光体ドラム１２上に残留したトナーｔを掻き取り、除去するためのクリーニング装置１４、感光体ドラム１２と当接させて配設され、トナーｔを保持する現像剤担持体としての現像ローラ１５、ウレタンスポンジ等の弾性材料によって形成され、前記現像ローラ１５に当接させて配設され、トナーｔを現像ローラ１５に供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１６、前記現像ローラ１５に圧接させて配設され、前記トナー供給ローラ１６によって供給されたトナーｔを薄層化する現像剤規制部材としての、かつ、層形成部材としての現像ブレード１７等を備える。

前記感光体ドラム１２は、金属パイプによって形成された図示されない導電性支持体、並びに該導電性支持体上に有機系感光体によって形成され、電荷発生層及び電荷輸送層から成る光導電層を備え、外径が３０〔ｍｍ〕にされる。

前記トナーカートリッジ１１は、トナーｔを収容する現像剤収容室としてのトナー収容室１１ａを備え、該トナー収容室１１ａに収容されたシアンのトナーｔを供給口１８を介して画像形成ユニット本体Ｂｄに供給する。本実施の形態においては、トナーｔとして非磁性１成分トナーが使用される。

なお、５２は転写ベルト、Ｒ１は駆動ローラ、５４は定着器、５４ａは加熱ローラ、５４ｂは加圧ローラ、５６はＬＥＤヘッド、５７は転写ローラである。

次に、前記画像形成ユニット５５Ｃの動作について説明する。

画像形成用の駆動部としての図示されないモータが駆動され、該モータの回転が感光体ドラム１２に伝達されることによって、感光体ドラム１２が矢印ａ方向に回転させられる。また、感光体ドラム１２から現像ローラ１５に回転が伝達されることによって、現像ローラ１５が矢印ｂ方向に、現像ローラ１５から図示されないアイドルギヤを介してトナー供給ローラ１６に回転が伝達されることによって、トナー供給ローラ１６が矢印ｃ方向に、前記感光体ドラム１２から帯電ローラ１３に回転が伝達されることによって、帯電ローラ１３が矢印ｄ方向に回転させられる。

そして、感光体ドラム１２の表面が、前記帯電ローラ１３によって一様に帯電させられ、ＬＥＤヘッド５６によって露光されて、静電潜像が形成される。

また、前記供給口１８を介してトナーカートリッジ１１から画像形成ユニット本体Ｂｄに供給されたトナーｔが、トナー供給ローラ１６の回転に伴って現像ローラ１５に供給され、現像ローラ１５上において現像ブレード１７によって薄層化され、感光体ドラム１２の静電潜像に静電気力によって付着させられて、シアンのトナー像が形成される。

次に、前記クリーニング装置１４について説明する。

クリーニング装置１４は、剛性の高い金属材料、本実施の形態においては、ＳＥＣＣ（電気亜鉛めっき鋼板）から成り、画像形成ユニット本体Ｂｄの所定の箇所に取り付けられた保持部としてのホルダ部１４ａ、及び弾性材料から成り、前記ホルダ部１４ａによって保持された第２のクリーニング要素としての、かつ、ゴム部としての板状のクリーニングブレード１４ｂを備える。なお、前記ホルダ部１４ａ及びクリーニングブレード１４ｂによってクリーニング部材が構成される。

本実施の形態においては、クリーニングブレード１４ｂを形成するための前記弾性材料として、ゴム材料であるポリウレタンが使用され、該ポリウレタンには、ポリオール、イソシアネート及び硬化剤が原料として使用される。

前記ポリオールとしては、通常、ポリウレタンを形成するために使用されるもの、例えば、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート等が単独で又は組み合わせて使用される。

また、前記イソシアネートとしては、通常、ポリウレタンを形成するために使用されるもの、例えば、トリレンジイソシアネート、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート等又はこれらの異性体が使用される。

そして、前記硬化剤としては、高分子量ポリオール、低分子量ジオール及び低分子量トリオールの３種類のポリオールから成る混合物が使用される。

前記高分子量ポリオールとしては、通常、ポリウレタンを形成するために使用されるもの、例えば、ポリエチレンアジペート（平均分子量２０００）等が使用される。また、前記低分子量ジオールとしては、通常、ポリウレタンを形成するために使用されるもの、例えば、１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等が使用される。そして、前記低分子量トリオールとしては、通常、ポリウレタンを形成するために使用されるもの、例えば、トリメチロールプロパン、トリイソプロパノールアミン等が使用される。

前記ポリウレタンを使用してクリーニングブレード１４ｂを形成するために、通常のポリウレタン形成方法が用いられる。該ポリウレタン形成方法においては、まず、脱水処理が行われた前記ポリオールとイソシアネートとを混合し、７０〔℃〕以上、かつ、１４０〔℃〕以下の温度で１０〜２０〔分〕間反応させることによってプレポリマーを作製し、該プレポリマーに前記硬化剤を添加する。次に、１５０〔℃〕に予熱した遠心成形機の金型内に前記プレポリマーを充填し、２５〜５０〔分〕間かけて硬化させ、硬化した円筒状のシート体を金型から取り出し、前記シート体を短冊状にカットすることによって、クリーニングブレード１４ｂを形成する。

ところで、感光体ドラム１２の表面における、クリーニングブレード１４ｂのブレードエッジが当接する部分を当接部とし、該当接部における、感光体ドラム１２における静電潜像の搬送方向（接線方向）に対してブレードエッジの成す角度をクリーニングブレード１４ｂのクリーニング角度とし、前記当接部における、ブレードエッジが感光体ドラム１２の表面を押す圧力をクリーニングブレード１４ｂの線圧としたとき、クリーニング角度及び線圧が適正でないと、転写後に感光体ドラム１２上に残留したトナーｔを十分に掻き取ることができなくなり、感光体ドラム１２の回転に伴って、残留したトナーｔがクリーニングブレード１４ｂと感光体ドラム１２との間をすり抜けてしまう。

また、すり抜けたトナーｔが帯電ローラ１３の表面に付着すると、帯電不良が起きたり、付着したトナーｔによって感光体ドラム１２の表面が傷付けられたりしてしまう。

そこで、クリーニングブレード１４ｂのクリーニング角度及び線圧を変化させて簡易印刷実験を行うことによって、適正なクリーニング角度及び線圧を特定した。

前記簡易印刷実験においては、画像形成ユニット５５Ｃとして「Ｃ７１０ｄｎ」（沖データ社製）を使用し、トナーｔとして、トナー母粒子の粒径が７．０〔μｍ〕であり、トナー母粒子に添加される外添剤の粒径が１０〔ｎｍ〕以上、かつ、２００〔ｎｍ〕以下である重合トナーを使用した。

そして、クリーニング装置１４において、クリーニングブレード１４ｂの自由長を６．５〔ｍｍ〕以上、かつ、７．８〔ｍｍ〕以下に、クリーニングブレード１４ｂの板厚としてのゴム厚を１．５〔ｍｍ〕以上、かつ、２．０〔ｍｍ〕以下にした。なお、クリーニングブレード１４ｂの自由長の公差を±０．１５〔ｍｍ〕にすることによって、クリーニング装置１４の画像形成ユニット５５Ｃに対する取付精度を高くした。

また、クリーニングブレード１４ｂのクリーニング角度及び線圧をそれぞれ変化させて印刷を行い、帯電ローラ１３へのトナーｔの付着の状態を光学顕微鏡（倍率１００〜１０００倍）又はレーザー顕微鏡（倍率１０００倍）を使用して観察することによって、トナーｔのすり抜けが発生したかどうかを判断した。

簡易印刷実験の実験結果を表１に示す。

表１において、×は帯電ローラ１３にトナーｔが付着していて、トナーｔのすり抜けが発生したことを、○は帯電ローラ１３にトナーｔが付着しておらず、トナーｔのすり抜けが発生しなかったことを表す。

表１から分かるように、クリーニングブレード１４ｂのクリーニング角度を９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下に、クリーニングブレード１４ｂの線圧を１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下にすることによって、トナーｔのすり抜けが発生するのを抑制することができた。

ところで、クリーニングブレード１４ｂのクリーニング角度及び線圧が適正であっても、長期間にわたりプリンタ４０を使用することによってブレードエッジに欠け、摩耗等が発生すると、転写後に感光体ドラム１２上に残留したトナーｔを十分に掻き取ることができなくなり、感光体ドラム１２の回転に伴って、残留したトナーｔがクリーニングブレード１４ｂと感光体ドラム１２との間をすり抜けてしまう。

そこで、本実施の形態においては、長期間にわたりプリンタ４０を使用しても、ブレードエッジに欠け、摩耗等が発生するのを抑制することができ、トナーｔのすり抜けが発生するのを抑制することができるように、クリーニングブレード１４ｂを形成するためのポリウレタンの物性値を特定した。

一般に、弾性材料の架橋密度を高くすると、分子の構造が密になり、弾性材料が強靱になることが知られている。そして、クリーニングブレード１４ｂを形成するためのポリウレタンの架橋密度は、前記プレポリマーに加えられる硬化剤の配合比を調整することによって変更することができることが知られている。

したがって、架橋密度が高いポリウレタンを使用してクリーニングブレード１４ｂを形成することによって、ブレードエッジに欠け、摩耗等が発生するのを抑制することが考えられるが、通常使用されるポリウレタンにおける硬化剤の配合比を正確に知ることはできない。

ところで、ポリウレタンは、溶剤に浸漬すると、膨潤して質量が変化するが、このときの質量の変化率、すなわち、質量変化率はポリウレタンの架橋密度によって決まる。

そこで、質量変化率の異なるポリウレタンを使用してクリーニングブレード１４ｂの複数のサンプルを作成し、画像形成ユニット５５Ｃに配設して印刷実験を行うことによって、ブレードエッジに欠け、摩耗等が発生するのを抑制することができるポリウレタンの質量変化率を特定した。

この場合、各サンプルのクリーニングブレード１４ｂを形成するためのポリウレタンの質量変化率を、ＪＩＳ−Ｋ６２５８に規定されるゴム浸漬実験を行うことによって測定した。なお、溶剤としてトルエンを使用すると、ポリウレタンが溶融することなく、質量変化率を精度良く測定することができる。したがって、前記ゴム浸漬実験においては、２１〔℃〕以上、かつ、２５〔℃〕以下の温度下で各クリーニングブレード１４ｂを６〔時間〕トルエンに浸漬してポリウレタンの質量変化率を測定した。

該質量変化率をηとし、浸漬前のポリウレタンの質量をｍａとし、浸漬後のポリウレタンの質量をｍｂとしたとき、質量変化率ηは、質量ｍｂに対する変換量δｍの割合を百分率で表し、
η＝δｍ×１００／ｍａ
＝（ｍｂ−ｍａ）×１００／ｍａ〔％〕
になる。

前記印刷実験においては、前記簡易印刷実験と同様に、画像形成ユニット５５Ｃとして「Ｃ７１０ｄｎ」（沖データ社製）を使用した。そして、前記クリーニングブレード１４ｂの複数のサンプルとしてサンプルＡ〜Ｆを作成し、該サンプルＡ〜Ｆを画像形成ユニット５５Ｃに配設し、加速試験機を使用して印刷実験を行った。

この場合も、前記簡易印刷実験と同様に、トナーｔとして、トナー母粒子の粒径が７．０〔μｍ〕であり、トナー母粒子に添加される外添剤の粒径が１０〔ｎｍ〕以上、かつ、２００〔ｎｍ〕以下である重合トナーを使用し、各クリーニングブレード１４ｂの自由長を６．５〔ｍｍ〕以上、かつ、７．８〔ｍｍ〕以下に、各クリーニングブレード１４ｂのゴム厚を１．５〔ｍｍ〕以上、かつ、２．０〔ｍｍ〕以下にした。

そして、各クリーニングブレード１４ｂのクリーニング角度を、９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下の範囲で、クリーニングブレード１４ｂの線圧を１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下の範囲でそれぞれ変化させて印刷を行った。

前記加速試験機においては、画像形成ユニット５５Ｃ内で感光体ドラム１２を５０〔ｐｐｍ〕の回転速度で間欠的に回転させながら、感光体ドラム１２の表面にトナーｔを供給し続け、感光体ドラム１２表面のトナーｔをクリーニングブレード１４ｂによって掻き取り続けた。

本実施の形態においては、常温常湿の環境下において、感光体ドラム１２を回転させる時間を１２〔秒〕とし、感光体ドラム１２を停止させる時間を４〔秒〕とした。

また、感光体ドラム１２の回転数をドラムカウンタによって計数し、ドラムカウントが７０００の倍数に達するごとに画像形成ユニット５５Ｃを分解し、帯電ローラ１３へのトナーｔの付着の状態及びブレードエッジの状態を、前記光学顕微鏡又はレーザー顕微鏡を使用して観察した。この場合、ドラムカウントが１０００００に達するまで印刷実験を継続した。なお、印刷実験を行っている間にトナーｔのすり抜けが発生したと判断された場合は、ドラムカウントが５００００に達するまで印刷実験を継続した。

サンプルＡ〜Ｆのクリーニングブレード１４ｂに使用されるポリウレタンの物性値として質量変化率η及び弾性率を表２に示す。

なお、サンプルＦは従来のクリーニングブレードである。

次に、前記印刷実験の実験結果について説明する。この場合、帯電ローラ１３にトナーｔが筋状に付着した場合に、トナーｔのすり抜けが発生したと判断した。

図３はポリウレタンの質量変化率と、トナーのすり抜けが発生したと判断されたときのドラムカウントとの関係を示す図である。なお、図において、横軸に質量変化率ηを、縦軸にドラムカウントを採ってある。また、図において、前記印刷実験においてトナーｔのすり抜けが発生したと判断されたときのドラムカウント、及びサンプルＡ〜Ｆのクリーニングブレード１４ｂの質量変化率ηをＡ〜Ｆとしてプロットした。

図において線Ｌが示すように、質量変化率ηが高いクリーニングブレード１４ｂにおいては、トナーｔのすり抜けが発生したと判断されるまでのドラムカウントが小さく、トナーｔのすり抜けが発生しやすく、質量変化率ηが低いクリーニングブレード１４ｂにおいては、トナーｔのすり抜けが発生したと判断されるまでのドラムカウントが大きく、トナーｔのすり抜けが発生しにくい。

なお、トナーｔのすり抜けが発生した位置におけるブレードエッジの状態を観察したところ、ブレードエッジに欠け、摩耗等が発生していた。

すなわち、サンプルＡ〜Ｆのうちの、質量変化率ηが３５〔％〕以下のサンプルＡ〜Ｃを配設すると、架橋密度が高いので、ドラムカウントが、従来のクリーニングブレード（サンプルＦ）を配設した場合の約２０倍の４００００に達しても、トナーｔのすり抜けが発生しない。

なお、ポリウレタンの他の物性値とトナーｔのすり抜けの発生との相関は見られない。

図４はポリウレタンの弾性率と、トナーのすり抜けが発生したと判断されたときのドラムカウントとの関係を示す図である。

図から分かるように、クリーニングブレード１４ｂを形成するためのポリウレタンの弾性率とトナーｔのすり抜けの発生との相関はなく、弾性率を変化させても、トナーｔのすり抜けが発生するのを抑制することはできない。

このように、クリーニングブレード１４ｂのクリーニング角度を９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下に、クリーニングブレード１４ｂの線圧を１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下にし、質量変化率ηが３５〔％〕以下のポリウレタンを使用してクリーニングブレード１４ｂを形成することによって、転写後に感光体ドラム１２上に残留したトナーｔを十分に掻き取ることができ、トナーｔのすり抜けが発生するのを抑制することができる。

したがって、すり抜けたトナーｔが帯電ローラ１３の表面に付着することによって帯電不良が起きるのを抑制することができ、しかも、付着したトナーｔによって感光体ドラム１２の表面が傷付けられることがない。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

ところで、第２のクリーニング要素としての、かつ、ゴム部としてのクリーニングブレード１４ｂは、画像形成装置としてのプリンタ４０の置かれた環境、特に、高温の温度環境下において分子運動速度が高くなると、伸びやすく、かつ、曲がりやすいゴム状態になる。その場合、ゴム状態のクリーニングブレード１４ｂが、像担持体としての、かつ、第１の現像剤搬送体としての感光体ドラム１２の回転に伴って伸長させられた後に収縮し、それらを繰り返し、感光体ドラム１２の回転方向におけるスティック−スリップ運動が起こる。このとき、クリーニングブレード１４ｂによる外力が加わることによって、転写後に感光体ドラム１２上に残留した現像剤としてのトナーｔの母粒子から外添剤が分離すると、スティック−スリップ運動によってクリーニングブレード１４ｂと感光体ドラム１２との間に形成されるわずかな空隙を外添剤がすり抜けてしまう。

そして、すり抜けた外添剤が帯電装置としての帯電ローラ１３の表面に付着すると、帯電不良が起きたり、付着した外添剤によって感光体ドラム１２の表面が傷付けられたりしてしまう。

そこで、本実施の形態においては、ヤング率の異なるポリウレタンを使用してクリーニングブレード１４ｂの複数のサンプルを作成し、各サンプルを画像形成ユニット５５Ｃに配設して印刷実験を行うことによって、スティック−スリップ運動が起こるのを抑制することができ、外添剤のすり抜けが発生するのを抑制することができるポリウレタンのヤング率を特定した。

前記印刷実験においては、第１の実施の形態と同様に、シアンの画像形成を行う画像形成部としての画像形成ユニット５５Ｃとして「Ｃ７１０ｄｎ」（沖データ社製）を使用した。そして、前記複数のサンプルとしてサンプルＡ′〜Ｄ′を作成し、該サンプルＡ′〜Ｄ′を画像形成ユニット５５Ｃに配設し、加速試験機を使用して印刷実験を行った。

この場合も、第１の実施の形態と同様に、トナーｔとして重合トナーを使用し、クリーニング装置１４において、クリーニングブレード１４ｂの自由長を６．５〔ｍｍ〕以上、かつ、７．８〔ｍｍ〕以下に、クリーニングブレード１４ｂの板厚としてのゴム厚を１．５〔ｍｍ〕以上、かつ、２．０〔ｍｍ〕以下にした。

そして、クリーニングブレード１４ｂのクリーニング角度を、９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下の範囲で、クリーニングブレード１４ｂの線圧を１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下の範囲で変化させて印刷を行った。

また、感光体ドラム１２の回転数をドラムカウンタによって計数し、ドラムカウントが５０００の倍数に達するごとに画像形成ユニット５５Ｃを分解し、帯電ローラ１３へのトナーｔ及び外添剤の付着の状態を、前記光学顕微鏡又はレーザー顕微鏡を使用して観察した。この場合、ドラムカウントが１０００００になるまで印刷実験を継続した。なお、印刷実験を行っている間に外添剤及びトナーｔのすり抜けが発生したと判断された場合は、ドラムカウントが５００００に達するまで印刷実験を継続した。

前記サンプルＡ′〜Ｄ′において使用されるポリウレタンのヤング率及び質量変化率η、並びに印刷実験の実験結果を表３に示す。この場合、実験結果は、ドラムカウントが３００００及び４００００に達したときの外添剤のすり抜けの状態、並びにドラムカウントが３００００及び４００００に達したときのトナーｔのすり抜けの状態を示す。

表３において、○は帯電ローラ１３にトナーｔ及び外添剤が筋状に付着しておらず、トナーｔ及び外添剤のすり抜けが発生しなかったことを、×は帯電ローラ１３にトナーｔ及び外添剤が筋状に付着していて、トナーｔ及び外添剤のすり抜けが発生したことを表す。

表３から分かるように、ポリウレタンの質量変化率ηと外添剤のすり抜けの発生との相関はないが、ポリウレタンのヤング率と外添剤のすり抜けの発生との相関はあり、ヤング率が７９〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以上のサンプルＡ′〜Ｃ′においては、外添剤のすり抜けが発生しなかった。

なお、サンプルＡ′においては、ドラムカウントが４００００に達したときにトナーｔのすり抜けが発生しているが、ドラムカウントが３００００に達したときはトナーｔのすり抜けは発生していない。また、トナーｔのすり抜けは、ブレードエッジの一部に欠け、摩耗等が発生することによって発生するので、ドラムカウントが４００００に達したときにトナーｔのすり抜けが発生していない帯電ローラ１３に外添剤は付着していなかった。

そして、ヤング率が高いポリウレタンを使用すると、クリーニングブレード１４ｂが硬くなり、感光体ドラム１２の表面を摩耗させてしまう可能性があるが、サンプルＡ′を配設した場合において感光体ドラム１２の表面に摩耗は発生していなかった。

このように、ヤング率が７９〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以上、かつ、１２１〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以下のポリウレタンを使用してクリーニングブレード１４ｂを形成することによって、スティック−スリップ運動が起こるのを抑制することができ、外添剤のすり抜けが発生するのを抑制することができる。この場合、ポリウレタンの質量変化率ηは３９．５〔％〕以下であることが好ましい。

なお、ヤング率が７９〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以上、かつ、９２〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以下である場合、質量変化率ηは３５〔％〕以下であるので、外添剤のすり抜けが発生するのを一層抑制することができるだけでなく、トナーｔのすり抜けが発生するのを確実に抑制することができる。

このように、本実施の形態においては、クリーニングブレード１４ｂのクリーニング角度を９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下に、クリーニングブレード１４ｂの線圧を１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下にし、ヤング率が７９〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以上、かつ、１２１〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以下のポリウレタンを使用してクリーニングブレード１４ｂを形成することによって、外添剤のすり抜けが発生するのを抑制することができる。

そして、すり抜けた外添剤が帯電ローラ１３の表面に付着するのを抑制することによって帯電不良が起きるのを抑制することができ、しかも、帯電ローラ１３の表面に付着したトナーによって感光体ドラム１２の表面が傷付けられることがない。

前記各実施の形態においては、クリーニング装置１４と感光体ドラム１２との間においてトナーｔ及び外添剤のすり抜けが発生するのを抑制するようにしているが、第２の現像剤搬送体としての、かつ、第１の転写部材としての転写ベルト５２に付着したトナーｔが現像剤回収装置５８のクリーニングブレードと転写ベルト５２との間をすり抜けるのを抑制するようにすることもできる。

また、前記各実施の形態においては、トナー像が媒体としての用紙Ｐに転写されるようになっているが、本発明を、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ドラム、中間転写ベルト等の中間転写体に転写し、中間転写体上のトナー像を用紙に転写するようにしたプリンタに適用することができる。その場合、現像剤搬送体としての中間転写体の表面に付着したトナーは、クリーニング装置によって掻き取られる。

さらに、前記各実施の形態においては、プリンタについて説明しているが、本発明を、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に適用することができる。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

１２ 感光体ドラム
１４ｂ クリーニングブレード
５５Ｂｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃ 画像形成ユニット

Claims (8)

1. （ａ）現像剤を搬送する現像剤搬送体と、
   （ｂ）該現像剤搬送体上の現像剤を掻き取るクリーニング部材とを有するとともに、
   （ｃ）該クリーニング部材は、弾性材料から成る板状のクリーニングブレードを備え、
   （ｄ）該クリーニングブレードの現像剤搬送体に対するクリーニング角度が９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下にされ、
   （ｅ）前記クリーニングブレードの現像剤搬送体に対する線圧が１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下にされ、
   （ｆ）前記弾性材料は、溶剤に浸漬されたときの質量変化率が３５〔％〕以下であることを特徴とする画像形成ユニット。
2. 前記弾性材料はポリウレタンであり、前記溶剤はトルエンである請求項１に記載の画像形成ユニット。
3. （ａ）現像剤を搬送する現像剤搬送体と、
   （ｂ）該現像剤搬送体上の現像剤を掻き取るクリーニング部材とを有するとともに、
   （ｃ）該クリーニング部材は、弾性材料から成る板状のクリーニングブレードを備え、
   （ｄ）該クリーニングブレードの現像剤搬送体に対するクリーニング角度が９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下にされ、
   （ｅ）前記クリーニングブレードの現像剤搬送体に対する線圧が１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下にされ、
   （ｆ）前記弾性材料は、ヤング率が７９〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以上、かつ、１２１〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以下であることを特徴とする画像形成ユニット。
4. 前記現像剤搬送体は感光体ドラムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
5. （ａ）現像剤を搬送する現像剤搬送体と、
   （ｂ）該現像剤搬送体上の現像剤を掻き取るクリーニング部材とを有するとともに、
   （ｃ）該クリーニング部材は、弾性材料から成る板状のクリーニングブレードを備え、
   （ｄ）該クリーニングブレードの現像剤搬送体に対するクリーニング角度が９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下にされ、
   （ｅ）前記クリーニングブレードの現像剤搬送体に対する線圧が１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下にされ、
   （ｆ）前記弾性材料は、溶剤に浸漬されたときの質量変化率が３５〔％〕以下であることを特徴とする画像形成装置。
6. （ａ）現像剤を搬送する現像剤搬送体と、
   （ｂ）該現像剤搬送体上の現像剤を掻き取るクリーニング部材とを有するとともに、
   （ｃ）該クリーニング部材は、弾性材料から成る板状のクリーニングブレードを備え、
   （ｄ）該クリーニングブレードの現像剤搬送体に対するクリーニング角度が９〔°〕以上、かつ、１４〔°〕以下にされ、
   （ｅ）前記クリーニングブレードの現像剤搬送体に対する線圧が１０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、２５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下にされ、
   （ｆ）前記弾性材料は、ヤング率が７９〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以上、かつ、１２１〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以下であることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記現像剤搬送体は感光体ドラムである請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記現像剤搬送体は転写ベルトである請求項５又は６に記載の画像形成装置。

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