JP2015184543A - 清掃部材、現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】清掃部材の磨耗を抑制しつつ、清掃部材の振動による被清掃体の偏磨耗および清掃部材の振動による異音の発生を抑制する。
【解決手段】クリーニングブレード６２は、本体部６２１とエッジ部６２２とを有する。クリーニングブレード６２において支持部材６１に固定されていない部分の長さ（自由長）Ｌ１に対するエッジ部６２２の長さ（エッジ幅）Ｌ２の割合ｘと、エッジ部６２２のゴム硬度ｙとは、以下の３つの条件を満たす。（１）８０≦ｙ≦９０、（２）ｙ≧−４０ｘ＋９５、（３）ｙ≦−４０ｘ＋１１０。
【選択図】図２

Description

本発明は、清掃部材、現像装置および画像形成装置に関する。

特許文献１には、低温条件においても、スティックスリップ現象を生じさせないことにより、トナーのすり抜けを防止するクリーニングブレードが記載されている。特許文献１に記載のクリーニングブレードは、材質が異なるエッジ部分とバックアップ層を備えた電子写真装置用のポリウレタン製のクリーニングブレードであって、エッジ部分の厚み×幅が０．０３〜０．４×０．０３〜４ｍｍであることを特徴とする。特許文献２には、低温・低湿環境下において、安定したクリーニング性能を発揮し、かつ、高温・高湿下での過酷な環境において使用されても耐久性を維持するクリーニングブレードまたは現像ブレードが記載されている。特許文献２に記載のクリーニングブレードまたは現像ブレードは、エッジ部分とバックアップ層を形成するポリウレタンの組成が異なるポリウレタン製弾性部材が金属製支持部材に接着されている。また、このクリーニングブレードまたは現像ブレードは、或る測定条件によるtanδピーク温度が−３℃以上１５℃以下であり、バックアップ層を形成するポリウレタンは、tanδピーク温度が−１５℃以上−５℃以下である。

特開２００９−３００５５１号公報 特開２０１０−０６６３３３号公報

本発明は、清掃部材の磨耗を抑制しつつ、清掃部材の振動による被清掃体の偏磨耗および清掃部材の振動による異音の発生を抑制することを目的とする。

請求項１に係る発明は、ゴム硬度が６８度以上７５度以下の材質で形成され、支持部材に一端が固定され、固定されない部分の角部が欠けた板状の形状を有する本体部と、前記本体部の前記角部に設けられ、該角部を埋める形状を有し、当該清掃部材が被清掃体を清掃する際に該被清掃体に接するエッジ部であって、厚みが０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下のエッジ部とを有し、当該清掃部材の前記固定されていない部分の予め定められた方向における長さに対する前記エッジ部の長さの割合ｘと、前記エッジ部のゴム硬度ｙとが、次の全ての条件、８０≦ｙ≦９０， ｙ≧−４０ｘ＋９５， ｙ≦−４０ｘ＋１１０を満たす清掃部材を提供する。

請求項２に係る発明は、トナーを有する現像剤によって静電潜像が現像される像保持体と、前記像保持体の表面に前記エッジ部が接触して該表面を清掃する請求項１に記載の清掃部材とを備える現像装置を提供する。

請求項３に係る発明は、像保持体と、前記像保持体を露光して潜像を形成する露光手段と、前記像保持体の表面に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記像保持体の表面に前記エッジ部が接触して該表面を清掃する請求項１に記載の清掃部材とを備える画像形成装置を提供する。

請求項１、２および３に係る発明によれば、清掃部材の磨耗を抑制しつつ、清掃部材の振動による被清掃体の偏磨耗および清掃部材の振動による異音の発生を抑制することができる。

画像形成装置１の全体構成を示す図。 ドラムクリーナ３６の構成を示す図。 クリーニングブレード６２を矢印Ｄ１６方向からみた図。 感光体ドラムの静トルクの評価結果を示す図。 ブレード鳴きの評価結果を示す図。 エッジの硬度とエッジ幅の割合との関係を示す図。 クリーニングブレード６２の形状を示す図。

１．実施形態
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。画像形成装置１は電子写真方式で画像を形成する装置である。本実施形態に係る画像形成装置１は、所謂タンデム型であり、画像を表す画像データに基づいて媒体の一例である用紙Ｐに画像を形成する。図において、制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有し、ＣＰＵがＲＯＭや記憶部１２に記憶されているコンピュータプログラム（以下、単にプログラムという）を読み出して実行することにより画像形成装置１の各部を制御する。記憶部１２はハードディスクドライブ等の大容量の記憶手段であり、制御部１１のＣＰＵに読み込まれるプログラムを記憶する。操作部１７は各種の指示を入力するための操作ボタン等を備えており、ユーザによる操作を受け付けてその操作内容に応じた信号を制御部１１に供給する。

現像部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、用紙Ｐにトナー像を形成する。なお、符号のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーに対応した構成であることを意味している。現像部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋのそれぞれは、用いるトナーが異なるものの、その構成に大きな差異はない。以下、現像部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋのそれぞれを特に区別する必要がない場合には、トナーの色を示す符号末尾のアルファベットを省略して「現像部１３」とする。現像部１３は本発明に係る現像装置の一例である。

各現像部１３は、感光体ドラム３１と、帯電器３２と、露光装置３３（露光手段の一例）と、現像器３４（現像手段の一例）と、一次転写ロール３５と、ドラムクリーナ３６とを備えている。感光体ドラム３１は電荷発生層や電荷輸送層を有する像保持体であり、図示しない駆動部により図中の矢線Ｄ１３の方向に回転させられる。帯電器３２は感光体ドラム３１の表面を帯電させる。露光装置３３はレーザー発光源やポリゴンミラー等（いずれも図示せず）を備え、制御部１１の制御の下、画像データに応じたレーザー光を、帯電器３２により帯電させられた後の感光体ドラム３１に向けて照射する。これにより、各感光体ドラム３１には潜像が保持される。なお、上記の画像データは、制御部１１が図示しない通信部を介して外部装置から取得したものであってもよい。外部装置とは、例えば原画像を読み取る読取装置や画像を示すデータを記憶した記憶装置等である。

現像器３４はＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのいずれかの色のトナーと、フェライト粉等の磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容する。そして現像器３４に形成された磁気ブラシの穂先が感光体ドラム３１の表面に接触することで、トナーは感光体ドラム３１表面で露光装置３３により露光された部分、すなわち静電潜像の画線部に付着し、感光体ドラム３１に画像が形成（現像）される。一次転写ロール３５は転写部１４の中間転写ベルト４１が感光体ドラム３１と対向する位置において予め定めた電位差を生じさせ、この電位差によって中間転写ベルト４１に画像を転写する。ドラムクリーナ３６は、画像の転写後に感光体ドラム３１の表面に残留している未転写のトナーを取り除く。即ち、ドラムクリーナ３６は、次の画像形成に備えて、感光体ドラム３１から不要なトナーを除去するものである。

転写部１４（転写手段の一例）は、中間転写ベルト４１と、二次転写ロール４２と、ベルト搬送ロール４３と、バックアップロール４４とを備えており、現像部１３によって形成された画像を、ユーザの操作に応じて決められた紙種の用紙Ｐに転写する。中間転写ベルト４１は無端のベルト部材であり、ベルト搬送ロール４３およびバックアップロール４４はこの中間転写ベルト４１を張架する。ベルト搬送ロール４３およびバックアップロール４４の少なくとも１つには駆動部（図示せず）が備えられており、中間転写ベルト４１を図中の矢印Ｄ１４方向に移動させる。なお、駆動部を有さないベルト搬送ロール４３またはバックアップロール４４は、中間転写ベルト４１の移動に従動して回転する。中間転写ベルト４１が図中の矢印Ｄ１４方向に移動して回転することにより、中間転写ベルト４１上の画像は、二次転写ロール４２とバックアップロール４４とに挟まれる領域に移動させられる。

二次転写ロール４２は、中間転写ベルト４１との電位差によって、中間転写ベルト４１上の画像を搬送部１６から搬送されてきた用紙Ｐに転写させる。ベルトクリーナ４９は、中間転写ベルト４１の表面に残留している未転写のトナーを取り除く。そして、転写部１４または搬送部１６は、画像が転写された用紙Ｐを定着部１５へと搬送する。

定着部１５は、加熱によって用紙Ｐに転写された画像を定着させる。搬送部１６は、容器と搬送ロールとを有する。容器には、予め定められたサイズにカットされた、加熱により媒体に定着される未定着の画像が形成された媒体の一例としての用紙Ｐが収容される。用紙Ｐのサイズのうち搬送方向に対して垂直な方向、すなわち幅方向には少なくとも２つ以上の異なるサイズが定められている。ここでは、最大幅用紙Ｐ１と、最大幅用紙Ｐ１よりも幅の狭い小幅用紙Ｐ２の２種類の用紙Ｐが用いられる。最大幅用紙Ｐ１とは、画像形成装置１で取り扱う用紙Ｐのうち、幅方向のサイズが最大のものである。これら２種類の用紙Ｐは収容されている容器によって制御部１１に区別される。各容器に収容されている用紙Ｐは、制御部１１の指示により搬送ロールによって１枚ずつ取り出され、用紙搬送路を経由して転写部１４へと搬送される。なお、媒体は用紙に限らず、例えば樹脂製のシート等であってもよい。要するに、媒体は、表面に画像を形成し得るものであればよい。

図２は、ドラムクリーナ３６の構成を示す図であり、ドラムクリーナ３６を感光体ドラム３１の回転軸に平行な方向からみた図である。ドラムクリーナ３６は、支持部材６１と、クリーニングブレード６２とを有する。支持部材６１は、クリーニングブレード６２を支持する支持部材である。支持部材６１は、画像形成装置１の筐体（図示略）に固定されている。クリーニングブレード６２は、本発明に係る清掃部材の一例である。

図３は、クリーニングブレード６２を図２の矢印Ｄ１６方向からみた図である。図２および図３に示されるように、クリーニングブレード６２は、図中の矢印Ｄ１５方向に延びる板状の部材である。クリーニングブレード６２は、ゴムで形成されており、本体部６２１とエッジ部６２２とを有する。本体部６２１とエッジ部６２２とは材質が異なっている。本体部６２１はゴム硬度が６８以上７５以下の材質で形成されていることが好ましい。ここで、ゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３ Ａ型により定義される硬さをいい、例えばＭＤ−１硬度計（高分子計器株式会社製）によって測定される。また、本体部６２１の厚みＤ２は１．５ｍｍから２．５ｍｍ程度であることが好ましい。本体部６２１は端部６２３ａにおいて支持部材６１に固定されている。端部６２３ａは支持部材６１に固定されて変形しない。一方、本体部６２１のうち支持部材６１に固定されていない非固定部６２３ｂは、外圧により変形する。この例で、クリーニングブレード６２は感光体ドラム３１の表面３１ａに接触し、表面３１ａから力を加えられている。本体部６２１は、板形状の一部が欠けた形状を有する。本体部６２１のうち欠けている部分は、感光体ドラム３１の表面３１ａに接触する一辺を含む部分である。上記欠けている部分の形状は、例えば板状である。

エッジ部６２２は、本体部６２１のうちの欠けた部分に嵌る形状、この例では板形状を有している。本体部６２１の上記部分にエッジ部６２２が嵌ることにより、クリーニングブレード６２は全体として板形状をなしている。この例で、エッジ部６２２は板状の形状を有しており、その側面は矩形状である。エッジ部６２２の厚みＤ１は、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。この例で、エッジ部６２２のゴム硬度は本体部６２１のゴム硬度よりも高い。

この例で、クリーニングブレード６２において非固定部６２３ｂと固定部（端部６２３ａ）の境界部分から非固定部６２３ｂの端部までの長さ、すなわち非固定部６２３ｂの矢印Ｄ１５方向における長さを「自由長Ｌ１」とする。矢印Ｄ１５は、感光体ドラム３１の軸方向と直交する方向であり、かつ、感光体ドラム３１と鋭角をなすクリーニングブレード６２の二面のうちの、大きいほうの面に平行な方向である。また、エッジ部６２２の矢印Ｄ１５方向の長さを「エッジ幅Ｌ２」とする。自由長Ｌ１に対するエッジ幅Ｌ２の割合を割合ｘとする。また、エッジ部６２２のゴム硬度を、エッジ硬度ｙとする。このとき、割合ｘとエッジ硬度ｙとは、以下の（１）、（２）および（３）式の全ての条件を満たす。
８０≦ｙ≦９０ …（１）
ｙ≧−４０ｘ＋９５…（２）
ｙ≦−４０ｘ＋１１０…（３）

割合ｘが大きくなると、クリーニングブレード全体のヤング率が高くなる。また、エッジ部のゴム硬度が高くなると、クリーニングブレード全体のヤング率は高くなる。クリーニングブレード全体のヤング率が高くなりすぎると、感光体ドラムの回転と共にクリーニングブレードが振動し、所謂「ブレード鳴き」と称される異音が発生する不具合が生じることがある。一方、クリーニングブレード全体のヤング率が低すぎると、感光体ドラムの回転に伴うクリーニングブレードのエッジ部の引き込み量が増えて感光体ドラムの静トルクが大きくなる。静トルクとは、感光体ドラムが静止している状態から回転し始めたときの抵抗力である。感光体ドラムの静トルクが大きくなると、エッジ部の振動にばらつきが生じ、感光体ドラムの表面が偏磨耗することがある。

また、エッジ硬度ｙが高くなりすぎると、クリーニングブレード６２の磨耗が部分的に進みトナーのすり抜けが発生する。トナーのすり抜けとは、感光体ドラム３１の表面に残留している未転写のトナーが、クリーニングブレード６２と感光体ドラム３１の間をすり抜けて感光体ドラム３１に残留したままとなってしまうことをいう。トナーのすり抜けが発生することにより、帯電器３２が汚染されて感光体ドラム３１の電位が不均一となる、といった問題が発生する場合がある。また、逆にエッジ硬度ｙが低くなりすぎると、全体的にクリーニングブレード６２の磨耗が大きくなってしまい、この場合もトナーのすり抜けが発生する。

本願発明の発明者は、静トルク、ブレード鳴き、および摩耗について、エッジ幅とエッジ硬度を変えた試料を作製して評価を行った。評価には、自由長Ｌ１が８ｍｍ、厚みＤ２が２ｍｍ、エッジ部６２２の厚みＤ２が０．４ｍｍ、本体部６２１のゴム硬度が７２度のクリーニングブレードを試料として用いた。

図４は、感光体ドラム３１の静トルクを評価した結果を示すグラフである。図４において、横軸は、割合ｘ（＝Ｌ２／Ｌ１）を示す。縦軸は、エッジ硬度ｙを示す。各試料について、連続で白紙５００枚に画像形成を行った場合の静トルクを、トルクゲージ（BTG60CN株式会社東日製作所製）によって測定した。測定の結果、感光体ドラム３１の静トルクが目標値以下となった試料を○印で、静トルクが目標値より大きかった試料を×印で、それぞれ示している。なお、静トルクの目標値としては、４０ｃＮ・ｍを用いた。

評価の結果、エッジ硬度ｙが、（−４０ｘ＋９５）より小さい場合に静トルクが目標（静トルク４０ｃＮ・ｍ以下）を達成していないことがわかる。

図５は、ブレード鳴きの評価結果を示すグラフである。図５において、横軸は、割合ｘ（＝Ｌ２／Ｌ１）を示す。縦軸は、エッジ硬度ｙを示す。各試料について、連続で白紙５００枚に画像形成を行った場合のブレード鳴きの発生の有無を、実験者がマシンの駆動音より大きいか否かによって確認した。確認の結果、ブレード鳴きが発生しなかった試料を○印で、ブレード鳴きが発生した試料を×印で、それぞれ示している。

評価の結果、エッジ硬度ｙが、（−４０ｘ＋１１０）より大きい場合に、ブレード鳴きが発生していることがわかる。

また、本願発明の発明者は、図４および図５に示す評価にくわえて、エッジ部の磨耗について評価を行った。各試料について、それぞれ１０万枚の用紙に画像形成を行い、磨耗の進み具合と磨耗によるトナーのすり抜けを検証した。なお、各試料の割合ｘは、0.25である。トナーのすり抜けの発生の有無は、感光体ドラム３１と鋭角をなすクリーニングブレード６２の二面のうちの大きいほうの面上に堆積したトナーを目視で判定した。検証の結果、エッジ硬度が９０度以上ではクリーニングブレード６２の磨耗が部分的に進みトナーのすり抜けが発生した。また、エッジ硬度が８０度以下では全体的にクリーニングブレード６２の磨耗が大きくなり、この場合もトナーのすり抜けが発生した。

図６は、エッジ硬度とエッジ幅の割合との関係を示すグラフである。図６において、横軸は割合ｘを示す。縦軸はエッジ硬度を示す。上述の３つの評価結果により、図６に平行四辺形で示される領域が、感光体ドラム３１の偏摩耗の抑制、ブレード鳴きの抑制、およびエッジ部の摩耗の抑制をすべて達成できる領域であると言える。この領域は、割合ｘとエッジ硬度ｙが上記（１）ないし（３）の３つの条件を全て満たす領域である。

２．変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその例を示す。なお、以下の各態様を組み合わせてもよい。

２−１．変形例１
上述の実施形態に係るクリーニングブレード６２は、側面が矩形状であるエッジ部６２２を有していた。エッジ部６２２の形状はこれに限られない。

図７は、本変形例に係るクリーニングブレード６２の形状を示す図である。この例で、エッジ部６２２と本体部６２１との境界面は曲面形状となっている。この例で、エッジ幅Ｌ２（エッジ部６２２の幅）は、矢印Ｄ１５方向においてエッジ部６２２が最長となる部分の長さである。

２−２．変形例２
上述の実施形態では、感光体ドラム３１の表面を清掃するクリーニングブレード６２を説明した。クリーニングブレードの清掃対象となる被清掃体は、感光体ドラム３１に限られない。本発明に係る清掃部材は、例えば車輪を清掃するものであってもよい。また、本発明に係る被清掃体は、回転してその表面が清掃されるものであってもよく、また、それ以外のものであってもよい。

２−３．変形例３
クリーニングブレード６２を備える画像形成装置は、上述した実施形態のタンデム型に限定されるものではなく、ロータリー型など他の構成であってもよい。また、クリーニングブレード６２を備える画像形成装置は、複数色のトナー像を重ねて画像を形成する画像形成装置に限定されるものではなく、単一の色のトナー像を形成する画像形成装置であってもよい。また、クリーニングブレード６２を備える装置は画像形成装置に限られない。上記実施形態に係るクリーニングブレード６２が、画像形成装置以外の電子機器に設けられてもよい。また、上記実施形態では、被清掃体を清掃する清掃部材として、感光体ドラム３１の表面を清掃するクリーニングブレード６２を説明したが、清掃部材は上記実施形態で示したものに限られない。例えば、清掃部材は、ベルト、スポンジロール、ブラシを清掃（クリーニング）する部材であってもよい。

１…画像形成装置、１１…制御部、１２…記憶部、１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ…現像部、１４…転写部、１５…定着部、１７…操作部、３１…感光体ドラム、３２…帯電器、３３…露光装置、３４…現像器、３５…一次転写ロール、３６…ドラムクリーナ、４１…中間転写ベルト、４２…二次転写ロール、４３…ベルト搬送ロール、４４…バックアップロール、４９…ベルトクリーナ、５１…定着ベルト、６１…支持部材、６２…クリーニングブレード、６２１…本体部、６２２…エッジ部。

Claims (3)

1. ゴム硬度が６８度以上７５度以下の材質で形成され、支持部材に一端が固定され、固定されない部分の角部が欠けた板状の形状を有する本体部と、
   前記本体部の前記角部に設けられ、該角部を埋める形状を有し、当該清掃部材が被清掃体を清掃する際に該被清掃体に接するエッジ部であって、厚みが０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下のエッジ部と
   を有し、
   当該清掃部材の前記固定されていない部分の予め定められた方向における長さに対する前記エッジ部の長さの割合ｘと、前記エッジ部のゴム硬度ｙとが、次の全ての条件を満たす
   清掃部材。
   ８０≦ｙ≦９０， ｙ≧−４０ｘ＋９５， ｙ≦−４０ｘ＋１１０
2. トナーを有する現像剤によって静電潜像が現像される像保持体と、
   前記像保持体の表面に前記エッジ部が接触して該表面を清掃する請求項１に記載の清掃部材と
   を備える現像装置。
3. 像保持体と、
   前記像保持体を露光して潜像を形成する露光手段と、
   前記像保持体の表面に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
   前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   前記像保持体の表面に前記エッジ部が接触して該表面を清掃する請求項１に記載の清掃部材と
   を備える画像形成装置。

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