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JP2010008776A - クリーニング装置、並びに、これを備える画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

クリーニング装置、並びに、これを備える画像形成装置及びプロセスカートリッジ Download PDF

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Abstract

【課題】弾性部材を表面移動部材の表面に押しつけて付着物を除去する装置において、弾性部材の長尺方向における弾性部材と表面移動部材との当接状態を経時に渡って均一に維持し、良好なクリーニング性能を得る。
【解決手段】感光体10の軸方向に弾性のブレード31を押しつけるクリーニング装置で、ブレードを装置本体33に保持するブレードホルダ32は、ブレード31を保持するホルダヘッド32Aと、ホルダヘッド32Aを保持すると共に、自らは軸35により装置本体に支持されるホルダ本体部32Bとからなり、ホルダヘッド32Aは、ホルダ本体32Bに対してヘッド回転軸38を中心に、長尺方向の両端部が互いに反対方向へ揺動可能である。
【選択図】図1

Description

本発明は、表面移動部材の表面上の付着物を除去するクリーニング装置、並びに、これを備える複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
この種の画像形成装置としては、電子写真方式のものやインクジェット方式のものなど種々のものが知られており、表面移動部材を備えているものが多い。例えば、電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラム等の潜像担持体(像担持体)、中間転写ベルト等の中間転写体(像担持体)、紙搬送ベルト等の記録材搬送部材などの表面移動部材を備えたものが知られている。また、インクジェット方式の画像形成装置では、紙搬送ベルト等の記録材搬送部材などの表面移動部材を備えたものが知られている。一般に、このような表面移動部材の表面に不要な付着物が付着すると種々の不具合を引き起こすことから、その付着物を表面移動部材の表面から除去するクリーニング手段が必要となる。このクリーニング手段としては、構成が簡単でかつ付着物の除去性能にも優れていることから、表面移動部材の表面移動方向に対して直交する方向に沿って長尺なポリウレタンゴム等の弾性部材からなるクリーニングブレードにおける、その長尺方向に延びる一辺を、表面移動部材の表面に押しつけて付着物を除去するブレード方式のものが広く利用されている。このようなブレード方式のクリーニング装置としては、図7(a)に示すトレーリング方式と、図7(b)に示すカウンタ方式の2つの方式が知られている。
トレーリング方式、カウンタ方式、いずれにおいても、長尺方向で表面移動部材とクリーニングブレードとの当接状態が不均一になるという問題点がある。これは、クリーニングブレードの真直度誤差、表面移動部材の真直度誤差、クリーニングブレードや表面移動部材の組付誤差、クリーニングブレードや表面移動部材のスキュー等によるものである。当接状態が不均一であると、極端な場合、長尺方向で表面移動部材とクリーニングブレードとが当接しない箇所ができることもある。このため、表面移動部材上でクリーニングが十分に行われない箇所が発生する。
一方、近年の電子写真方式の画像形成装置では、高画質化のために小粒径で球形をなしたトナー、特に重合トナーを用いることが多くなり、このようなトナーを除去するためには高い除去性能が必要となる。一般に、小粒径・球形トナーをクリーニングブレードでクリーニングするには、高い当接圧(面圧)が必要とされる。このため、クリーニングブレードを大きな力で押しつけて、高い面圧を得ることが考えられる。しかし、クリーニングブレードを大きな力で押しつけると、表面移動部材やクリーニングブレード自体が摩耗しすぎて、表面移動部材やクリーニングブレードの寿命が短くなってしまう。
さらに、図7(a)、図7(b)の従来のクリーニング装置では、クリーニングブレードを保持するブレードホルダから、つき出し量をもってクリーニングブレードとブレードホルダが接着される構成であり、クリーニングブレードに大きな力を加えすぎるとクリーニングブレードが反り、クリーニングブレードと表面移動部材との接触幅が増え、反って面圧が低下してクリーニング性が低下する。このため、大きな力を加えすぎずに、高い面圧が加えられるような構成が必要となる。
特許文献1には、トレーリング方式のクリーニング装置で、クリーニングブレードの先端が受ける力を背面から支持する部材でクリーニングブレードの反りを抑制することにより、高い面圧を実現するものが記載されている。
特許文献2には、カウンタ方式のクリーニング装置で、クリーニングブレードの先端がブレードホルダから突き出させないように固定し、ブレードホルダによってクリーニングブレードの反りを抑制することにより、高い面圧を実現するものが記載されている。
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載のクリーニング装置のように、クリーニングブレードの反りが規制されている構成では、表面移動部材とクリーニングブレードとの当接状態を補正するということが難しい。このため、長尺方向においてクリーニングブレードと表面移動部材との当接状態を均一にすることが、特に困難な状況となっていた。
また、特許文献2には、クリーニングブレードを固着するブレードホルダの長手方向中央部が装置ケーシングに設けられた軸により軸支され、クリーニングブレードの長尺方向の両端部が互いに反対方向に揺動可能なものが記載されている。この装置では、表面移動部材に押しつけられるクリーニングブレードの両端部が揺動可能なことにより、長尺方向に関する当接状態を均一化する効果がある。
特開昭60−198574号公報 特開2006−178164号公報
ブレード方式のクリーニング装置では、トナー入力量の変化や表面移動部材の表面状態の経時変化などにより、クリーニングブレードと表面移動部材との間の摩擦力が変化する。経時での摩擦力の変化により、表面移動部材とクリーニングブレードとの当接状態が初期より変化する。しかし、上記特許文献2の装置では、ブレードホルダを揺動可能に軸支する軸が装置ケーシングに固定して設けられているため、上記経時での当接状態の変化を抑制するようにクリーニングブレード全体を表面移動部材に対して移動させることはできない。このように、経時で当接状態が初期より変化し易い構成では、長尺方向の当接ムラを低減するための揺動機構を設けても、経時に渡って長尺方向の当接状態を均一に維持する効果は十分ではない。
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、弾性部材を表面移動部材の表面に押しつけて付着物を除去する装置において、弾性部材の長尺方向における弾性部材と表面移動部材との当接状態を経時に渡って均一に維持し、良好なクリーニング性能を得ることのできるクリーニング装置、並びに、これを備える画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、表面移動部材の表面移動方向に対して直交する方向に長尺な弾性部材におけるその長尺方向に延びる一辺を該表面移動部材の表面に押しつけて、該表面移動部材の表面上の付着物を除去するクリーニング装置において、 上記弾性部材を装置本体に保持する保持手段は、上記弾性部材を保持する弾性体保持部材と、該弾性体保持部材の長尺方向の両端部が互いに反対方向に揺動可能に軸支すると共に、自らは該表面移動部材の表面移動方向に対して直交する方向の軸により装置本体に回動可能に軸支される本体支持部材とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1のクリーニング装置において、上記弾性体保持部材は、上記弾性部材を略自由長の無い状態で保持して該弾性部材の反り規制することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2のクリーニング装置において、上記弾性部材は上記一辺を境に隣接する2つの面のうちの、上記表面移動部材の表面移動方向上流側に位置する上流側面の方が、該表面移動部材の表面移動方向下流側に位置する下流側面よりも、該一辺に対して直交する方向の長さが長いものであり、該一辺に対して直交する方向に該上流側面が伸びて該上流側面の対向面が縮むような該弾性部材の反りを規制する該弾性体保持部材を、該弾性部材における上流側面の対向面に取り付けたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3のクリーニング装置において、上記本体支持部材は、上記表面移動部材の表面上における上記一辺が当接する当接部分の法線よりも該表面移動部材の表面移動方向下流側で装置本体に支持されることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のクリーニング装置において、上記弾性部材により加えられる上記表面移動部材の表面上における上記当接部分の法線方向の押しつけ力を高める付勢手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5のクリーニング装置において、上記付勢手段を上記弾性部材の長尺方向に複数有することを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のクリーニング装置において、上記弾性部材は、上記上流側面における少なくとも上記下流側面との隣接部分に対応した裏面部分と、該下流側面における少なくとも該上流側面との隣接部分に対応した裏面部分とのなす角度が鈍角であることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、表面移動部材である像担持体上に形成した画像を最終的に記録材に転移させる画像形成装置において、上記像担持体上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング手段として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクリーニング装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8の画像形成装置において、上記像担持体と上記クリーニング装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に設けられるプロセスカートリッジを有することを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、表面移動部材である記録材搬送部材の表面に担持された記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記記録材搬送部材上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング手段として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクリーニング装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項10の画像形成装置において、上記記録材搬送部材と上記クリーニング装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に設けられるプロセスカートリッジを有することを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記画像を構成するトナーとして、体積平均粒径が3[μm]以上7[μm]以下であること、平均円形度が0.940以上0.998以下であること、形状係数SF−1及びSF−2がそれぞれ100以上160以下であることのいずれか1つを満たすトナーを用いることを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記画像を構成するトナーとして、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤及び離型材を含むトナー組成物を有機溶媒に溶解及び/又は分散させて有機溶媒組成物を作成し、樹脂微粒子が存在する水系媒体に該有機溶媒組成物を分散させ、架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーを用いることを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、表面移動部材である像担持体上に形成した画像を最終的に記録材に転移させる画像形成装置の本体に着脱自在に構成され、該像担持体と該像担持体上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング手段とを一体に支持したプロセスカートリッジにおいて、上記クリーニング手段として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクリーニング装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、表面移動部材である記録材搬送部材の表面に担持された記録材上に画像を形成する画像形成装置の本体に着脱自在に構成され、該記録材搬送部材と該記録材搬送部材上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング手段とを一体に支持したプロセスカートリッジにおいて、上記クリーニング手段として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクリーニング装置を用いることを特徴とするものである。
本発明においては、表面移動部材に押しつける弾性部材を弾性体保持部材を介して軸支する本体支持部材が、装置本体に対して表面移動部材の表面移動方向に対して直交する方向の軸により回動可能に軸支されている。このため、経時で弾性部材と表面移動部材との間の摩擦力が変化しても、本体支持部材がこの軸を中心に回動して、表面移動部材と弾性部材との当接状態が初期より変化することを抑制するよう、表面移動部材表面と弾性体保持部材を軸支する軸との距離を変化させることができる。よって、従来の弾性部材の保持部材を軸支する軸が装置本体に対して固定されているものに比べて、経時で当接状態が初期に対して変化し難い。
また、弾性体保持部材は本体保持部材に対して、弾性体保持部材の長尺方向の両端部が互いに反対方向に揺動可能に軸支された状態で、弾性部材が表面移動部材に押し当てられているので、長尺方向に対する弾性部材の当接状態が調整できる。よって、長尺方向に関して弾性部材と表面移動部材の当接状態を均一にすることができる。
このように、経時で当接状態が初期に対して全幅で変化し難い構成とし、且つ、長尺方向の当接状態を調整可能な構成とすることにより、経時に渡って弾性部材と表面移動部材の当接状態を安定して均一に維持することができ、クリーニング性を向上できる。
以上、本発明によれば、弾性部材を表面移動部材の表面に押しつけて付着物を除去する装置において、弾性部材の長尺方向における弾性部材と表面移動部材との当接状態を経時に渡って均一に維持し、良好なクリーニング性能を得ることができるという優れた効果がある。
以下、本発明を、画像形成装置としてのプリンタに適用した一実施形態について説明する。
図2は、本実施形態におけるプリンタを示す概略構成図である。
プリンタ100は、フルカラー画像を形成するものであって、画像形成部120及び給紙部130とから主として構成されている。なお、以下の説明において、添え字Y,C,M,Bkは、それぞれ、イエロー用、シアン用、マゼンタ用、ブラック用の部材であることを示すものである。
画像形成部120には、図中左側から順に、イエロートナー用のプロセスカートリッジ121Y、シアントナー用のプロセスカートリッジ121C、マゼンタトナー用のプロセスカートリッジ121M、ブラックトナー用のプロセスカートリッジ121Bkが設けられている。これらのプロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121Bkは、略水平方向に並べて配置されている。
二次転写装置160には、複数の支持ローラに掛け渡された中間転写体である無端状の中間転写ベルト162と、一次転写ローラ161Y,161C,161M,161Bkと、二次転写ローラ165とから主に構成されている。中間転写ベルト162は、各プロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121Bkの上方で、各プロセスカートリッジに設けられる表面移動部材としての像担持体であるドラム状感光体10Y,10C,10M,10Bkの表面移動方向に沿って配置されている。中間転写ベルト162は、感光体10Y,10C,10M,10Bkの表面移動に同期して表面移動する。また、各一次転写ローラ161Y,161C,161M,161Bkは、中間転写ベルト162の内周面側に配置されており、これらの一次転写ローラにより中間転写ベルト162の下側に位置する外周面(表面)が各感光体10Y,10C,10M,10Bkの外周面(表面)に弱圧接している。
各感光体10Y,10C,10M,10Bk上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト162に転写する構成及び動作は、各プロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121Bkについて実質的に同一である。ただし、カラー用の3つのプロセスカートリッジ121Y,121C,121Mに対応した一次転写ローラ161Y,161C,161Mについてはこれらを上下に揺動させる図示しない揺動機構が設けられている。揺動機構は、カラー画像が形成されないときに感光体10Y,10C,10Mに中間転写ベルト162を接触させないように動作する。
二次転写装置160は、プリンタ100の本体から着脱自在に構成されている。具体的には、プリンタ100の画像形成部120を覆っている図2中の紙面手前側の前カバー(不図示)を開き、二次転写装置160を図2中の紙面奥側から手前側へスライドさせることで、プリンタ100の本体から二次転写装置160を取り外すことができる。二次転写装置160をプリンタ100の本体に装着する場合には、取り外し作業とは逆の作業をすればよい。
なお、中間転写ベルト162における二次転写ローラ165よりも表面移動方向下流側であってプロセスカートリッジ121Yの上流側には、二次転写後の残留トナー等の付着物を除去するためのクリーニング装置を設けてもよい。この場合、このクリーニング装置についても後述する感光体用のクリーニング装置と同様の構成を採用してもよい。このクリーニング装置は、中間転写ベルト162と一体に支持された状態で二次転写装置160に設けるとよい。
二次転写装置160の上方には、各プロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121Bkに対応したトナーカートリッジ159Y,159C,159M,159Bkが略水平方向に並べて配置されている。
また、プロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121Bkの下方には、帯電された感光体10Y,10C,10M,10Bkの表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光装置140が配置されている。
また、露光装置140の下方には、給紙部130が配置されている。給紙部130には、記録材としての転写紙を収容する給紙カセット131及び給紙ローラ132が設けられており、レジストローラ対133を経て中間転写ベルト162と二次転写ローラ165との間の二次転写ニップ部に向けて所定のタイミングで転写紙を給送する。
また、二次転写ニップ部の出口側には、定着装置90が配置されており、この定着装置90の転写紙搬送方向下流側には、排紙ローラ及び排紙された転写紙を収納する排紙収納部135が配置されている。
図3は、本プリンタに設けられるプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
なお、各プロセスカートリッジの構成はほぼ同様であるので、以下の説明では色分け用の添え字Y、C、M、Bkを省略して、プロセスカートリッジの構成及び動作について説明する。
プロセスカートリッジ121は、感光体10と、感光体10の周りに配置されたクリーニング装置30、帯電装置40及び現像装置50とを備えている。
クリーニング装置30は、感光体10の回転軸方向に長尺な弾性部材であるクリーニングブレード(以下、単に「ブレード」という。)31におけるその長尺方向に延びる一辺(当接辺)を感光体10の表面に押しつけて、感光体表面上の転写残トナー等の不要な付着物を除去する。本実施形態において、ブレード31の材料としては、他の弾性材料に比べて感光体10に対する摩耗性及び自身の耐摩耗性に優れていることからポリウレタンゴムを使用している。クリーニング装置30についての詳細な説明は後述する。
なお、クリーニング装置30には潤滑剤塗布装置を設けてもよい。潤滑剤塗布装置としては、固形潤滑剤と、固形潤滑剤を支持する潤滑剤支持部材と、固形潤滑剤と感光体10との両方に接触して回転する潤滑剤塗布用のブラシローラとで構成されたものを利用できる。このような潤滑剤塗布装置では、ブラシローラにより固形潤滑剤から削り取った粉末状の潤滑剤をブラシローラにより感光体10の表面に塗布する。また、そのブラシローラよりも感光体表面移動方向下流側に、感光体10の表面に当接するように塗布ブレードを配置してもよい。この塗布ブレードは、その先端部が感光体10の表面に当接する状態で塗布ブレードホルダに支持され、感光体10の表面に塗布された潤滑剤を均してその厚さを均一にするためのものである。
帯電装置40は、感光体10に当接するように配置された帯電ローラ41と、この帯電ローラ41に当接して回転する帯電ローラクリーナ42とから主として構成されている。
現像装置50は、感光体10の表面にトナーを供給して静電潜像を可視像化するものであり、現像剤を表面に担持する現像剤担持体としての現像ローラ51と、現像剤収容部に収容された現像剤を攪拌する攪拌スクリュー52と、攪拌された現像剤を現像ローラ51に供給する供給スクリュー53とから主として構成されている。
以上のような構成を有する4つのプロセスカートリッジ121は、それぞれ単独でサービスマンやユーザにより着脱・交換が可能となっている。また、プリンタ100から取り外した状態のプロセスカートリッジ121については、感光体10、帯電装置40、現像装置50、クリーニング装置30が、それぞれ単独で新しい装置との交換が可能に構成されている。なお、プロセスカートリッジ121は、クリーニング装置30で回収した転写残トナーを回収する廃トナータンクを備えていてもよい。この場合、更に、プロセスカートリッジ121において廃トナータンクが単独で着脱・交換が可能な構成とすれば利便性が向上する。
次に、本プリンタ100の動作について説明する。
プリント命令を受け付けたら、まず、感光体10を図中矢印Aの方向に回転させ、帯電装置40の帯電ローラ41によって感光体10の表面を所定の極性に一様帯電させる。帯電後の感光体10に対し、露光装置140は、入力されたカラー画像データに対応して光変調された例えばレーザビーム光を色ごとに照射し、これによって各感光体10の表面にそれぞれ各色の静電潜像を形成する。各静電潜像に対し、現像装置50の現像ローラ51から各色の現像剤を供給し、各色の静電潜像を各色の現像剤で現像し、各色に対応したトナー像を形成して可視像化する。次いで、一次転写ローラ161にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することにより転写電界を形成し、一次転写ローラ161で中間転写ベルト162を弱圧接することで一次転写ニップを形成する。これらの作用により、各感光体10上のトナー像は中間転写ベルト162上に効率よく一次転写される。中間転写ベルト162上には、各感光体10で形成された各色のトナー像が互いに重なり合うように転写され、積層トナー像が形成される。
中間転写ベルト162上に一次転写された積層トナー像は、給紙カセット131内に収容されている転写紙が給紙ローラ132とレジストローラ対133を経て所定のタイミングで給送され、二次転写ローラ165にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することにより転写電界を形成し、転写紙に転写される。転写紙上に二次転写された積層トナー像は定着装置90に送られ、熱及び圧力で定着される。定着された転写紙は、排紙ローラによって排紙収納部135に排出、載置される。一方、一次転写後の各感光体10上に残留する転写残トナーは、クリーニング装置30のブレード31によって掻き取られ、除去される。
次に、本発明の特徴部であるクリーニング装置30について詳しく説明する。
図1は、本実施形態のクリーニング装置30の主要部を感光体10の回転軸方向(Y方向)から見たときの説明図である。
図4は、同クリーニング装置30の主要部を示す斜視図である。
本実施形態において、クリーニング装置30は、ブレード31を保持する保持手段として剛性材料で形成されたブレードホルダ32を備えている。ブレードホルダ32は、装置本体に軸支されているホルダ本体部32Bと、ブレード31を保持するホルダヘッド32Aとの二つの部材を有している。ブレードホルダ32は、感光体10の回転軸方向に直交する断面に沿って切断したときの断面形状が略L字状であり、略水平方向(図2中左右方向)に伸びるホルダヘッド32Aの上面(感光体表面移動方向上流側に向いた面)にブレード31が固着されている。なお、固着の方法は、接着でもよいし、ホットメルトでもよいし、その他の方法でもよい。
ホルダヘッド32Aは、ホルダ本体32Bに対してヘッド回転軸38を中心に長尺方向の両端部が互いに反対方向に揺動可能に軸支されている。このような構成で、ブレード31を感光体10に当接すると、ホルダヘッド32Aがヘッド回転軸38を中心に図4中矢印で示す方向に揺動し、ブレード31の稜線が感光体表面にならって当接するようになる。これにより、ブレード31は長尺方向で感光体10と均一な当接状態を維持することができる。よって、部品精度、組付け精度によらず、感光体の長尺方向に渡ってブレード31は自動的に均一当接することができる。
特に、本実施形態のように、ブレード31がホルダヘッド32Aにより反るのを規制されている構成では、ブレード31に自由度がないために、長尺方向に対して均一にブレード31を当接し、均一な圧力をかけることが難しい。しかし、ホルダヘッド32Aは、ホルダ本体32Bに対してヘッド回転軸38を中心に両端部が互いに反対方向に揺動可能に支持されているため、ブレード31は長尺方向で感光体10と均一に当接することができる。
また、ホルダ本体部32Bの感光体表面移動方向下流側の端部では、クリーニング装置30の枠体33に設けられた感光体表面移動方向に対して直交する方向(感光体軸方向)の支軸34と、ホルダ本体部32Bに設けられた軸受部35とが係合しており、これによってブレードホルダ32は装置本体に対して回動可能に軸支されている。このため、経時でブレード31と感光体10との間の摩擦力が変化しても、ホルダ本体部32Bが支軸34を中心に回動して、感光体10とブレード31との当接状態が初期より変化することを抑制するよう、感光体10とヘッドホルダ32Aを軸支するヘッド回転軸38との距離を変化させることができる。よって、従来の、ブレードを保持するブレードホルダを軸支する軸が装置本体に対して固定されている装置に比べて、経時で当接状態が初期に対して変化し難い。
また、本実施形態では、感光体10の表面上におけるブレード31の当接辺が当接する当接部分Pの法線Nよりも感光体表面移動方向下流側でクリーニング装置30の枠体33の支軸34に支持されたホルダ本体部32Bにより、ブレード31が固着されたブレードヘッド部32Aを保持した構成となっている。すなわち、本実施形態のクリーニング装置30はカウンタ方式を採用している。
また、クリーニング装置30は、ブレード31により加えられる感光体10の表面上における当接部分Pの法線方向の押しつけ力を高める付勢手段としてのスプリング36を備えている。本実施形態において、スプリング36は2つ設けられており、各スプリング36はブレード31の長尺方向(感光体回転軸方向)の中心点からその長尺方向端部に向けて110[mm]離れた位置にそれぞれ設けられているが、当然ながらこれに限られるものではない。また、スプリング36の一端はブレードホルダ32のホルダ本体部32Bの端部に接続されており、他端は付勢力調整手段としての調整ネジ37に接続されている。この調整ネジ37は、クリーニング装置30の枠体33に設けられたネジ孔に係合している。調整ネジ37を使って押しつけ力を調整する場合、クリーニング装置30の枠体33の外部から切り欠き穴を介して調整棒を差し込み、調整ネジ37を回転させることでスプリング長を調整する。この押し付け力の調整については以下で詳しく説明する。なお、調整ネジ37は必ずしも設ける必要はなく、スプリング36の端部を直接枠体33に取り付けても良い。
ここで、感光体10の表面に対するブレード31の押しつけ力の調整について説明する。
図5は、ブレード31の押しつけ力の測定装置を示す説明図である。この測定装置200は、実際には、市販のセンサ用コンディショナ「WGA−710B(共和電業製)」及び組み合わせられるロードセル「LMA−A−20N(共和電業製)」である。この測定装置200は、ロードセル201を3つ備えており、各ロードセル201は、半円筒形状のセル台202の上に、ブレード31の長尺方向中心点と、その中心点から長尺方向両端に向けて140[mm]離れた2地点の合計3箇所でそれぞれ固定されている。また、ロードセル201には、感光体10と同じ曲率半径の曲面を有する治具203が載せられる。この治具203は、ブレード31の長尺方向に沿って3つ並べて配置され、各治具203の底面中心に各ロードセル201にそれぞれセットされる。
ブレード31は、治具203との位置関係が感光体10との位置関係と同じ関係となるように、測定装置200にセットされる。
測定装置200を用いて感光体10の表面に対するブレード31の押しつけ力を調整する場合、上記プリンタ100においてクリーニング装置30が組み付けられた状態のプロセスカートリッジ121に、感光体10に代えて上記測定装置200を取り付ける。具体的には、感光体10の駆動軸を支持するための支持部を利用して、3つのロードセルが固定されたセル台202及び3つの治具203をプロセスカートリッジ121に取り付ける。このとき、クリーニング装置30のブレード31の当接辺とロードセル201とを結ぶ仮想線が治具の底面に対して垂直になるように、セットする。そして、各治具203を介して加えられた荷重を各ロードセル201で検出し、測定装置200に接続されたセンサ用コンディショナ204に表示される値を見ながら、調整ネジ37を調節してブレード31の押しつけ力を調整する。
なお、測定に際しては、事前に、規定の重りを各治具203の上に載せ、センサ用コンディショナ204に表示されるそれぞれの値が同じ値になるように設定したり、センサ用コンディショナ204に表示される値が治具203による荷重をキャンセルした値となるように設定したりする必要があることは言うまでもない。
ブレード31の押しつけ力がブレード長尺方向において均一となるように荷重バランスを調整する場合、本実施形態では、センサ用コンディショナ204に表示される各ロードセル201の値のバラツキが±10[g]以内となるように、2つのスプリング36の調整ネジ37を回転して調節する。
ブレード31の押しつけ力を調整する場合、本来的にはブレード31と感光体10の表面との当接圧が目標とする値となるように調整すべきであるが、ブレード31と感光体10の表面との当接幅(ニップ幅)は測定が困難であることから、一般には、線圧が目標とする値となるように調整される。ここで、「線圧」とは、ブレード31と感光体10の表面との当接部に働く感光体回転軸方向の単位長さ当りの力を意味する。具体的な線圧の求め方は、センサ用コンディショナ204に表示される各ロードセル201の値を合算した総荷重を、ブレード31の長尺方向長さT3で除算して得られる値を線圧[N/cm]とする。
本実施形態では、センサ用コンディショナ204に表示された値の合算値(総荷重)が26.0±0.29[N]となるように調整することで、線圧が従来のカウンタ方式において設定される線圧と同程度の線圧、具体的には約0.790[N/cm]となるようにした。ここで、ブレード31と感光体10の表面との当接幅は、上述したように、ブレード31の反りが大きいほど長くなり、また、ブレード自体の変形が大きいほど長くなる。本実施形態のクリーニング装置30では、上述のようにブレードホルダ32のホルダヘッド部32Aによってブレード31の反りが規制され、そのブレード31の反りは、ほとんど発生せず、図7(b)に示した従来のカウンタ方式を採用するクリーニング装置におけるブレードの反りと比較すると無視できる程である。したがって、本実施形態のクリーニング装置30において、当接幅は主としてブレード自体の感光体表面移動方向における弾性変形(圧縮変形)によって依存する。よって、本実施形態のクリーニング装置30では、図7(b)に示した従来のカウンタ方式を採用するクリーニング装置に比べて、その当接幅を短くすることができる。その結果、本実施形態によれば、従来のカウンタ方式のクリーニング装置と比較して、感光体10及びブレード31の摩耗を抑制できる。また、球形トナーをクリーニング可能な高面圧を付加することができる。
また、本実施形態のクリーニング装置30によれば、上述したように当接幅を短くできるので、従来のカウンタ方式のクリーニング装置と同程度の線圧でブレード31を押しつけても、その当接圧は、従来のカウンタ方式のクリーニング装置よりも高まる。逆に言えば、従来のカウンタ方式のクリーニング装置と同程度の当接圧を得るときに必要となるブレード31の押しつけ力は、従来のカウンタ方式のクリーニング装置よりも小さくて済む。なお、本実施形態における当接幅は、従来のカウンタ方式のクリーニング装置を用いた場合の当接幅に対してかなり短くなっていることが予測される。したがって、この予測に立てば、従来のカウンタ方式のクリーニング装置における線圧よりもかなり小さな線圧でも、このクリーニング装置と同程度の当接圧を実現でき、同程度の除去性能を発揮し得るものと考えられる。この点も、感光体10及びブレード31の摩耗を抑制するのに効果的である。
また、本実施形態のクリーニング装置30によれば、従来のカウンタ方式のクリーニング装置よりも、当接圧を高めるのが容易である。したがって、従来のカウンタ方式のクリーニング装置であっても除去が困難だった小粒径で球形をなしたトナーに対しても、十分な除去性能を発揮し得る。
ここで、スプリング36等の付勢手段を設けないで、ブレードホルダ32のホルダ本体部32Bの端部をこのような付勢手段を介さずにクリーニング装置30の枠体33に接続することも考えられる。しかし、この場合、クリーニング装置30の枠体33に対してブレードホルダ32が変位できなくなる。そのため、枠体33と感光体10との位置関係が固定されている場合、感光体10の偏心等により枠体33と感光体10の表面との距離関係が変化すると、その変化に応じてブレードホルダ32を変位させることができない。よって、枠体33と感光体10の表面との距離関係が変化しないような高い製造精度が要求される。また、感光体10に対するブレード31の組み付け精度も高い精度が要求される。これに対し、本実施形態のようにブレード31とホルダヘッド32Aは、ホルダ本体部32Bに対してヘッド回転軸38を中心に揺動可能であるため、感光体10の偏心等により枠体33と感光体10の表面との距離関係が変化しても、その変化に応じてブレードホルダ32が回動可能である。よって、枠体33と感光体10の表面との距離関係に高い精度が要求されないし、感光体10に対するブレード31の組み付け精度も高い精度が要求されない。
本実施形態において、ブレード31は、感光体回転軸方向(Y方向)に長尺な直方体形状の部材である。そして、図1に示すように、当接辺を境に隣接する2つの面31a,31bにおける当接辺に対して直交する方向の長さT1,T2(図4参照)が、感光体表面移動方向下流側に位置する下流側面31bの長さT2よりも感光体表面移動方向上流側に位置する上流側面31aの長さT1の方が長く形成されている。なお、ブレード31の形状は、当接辺を境に隣接する2つの面31a,31bを有する形状であって感光体回転軸方向にわたって感光体表面上の付着物を十分に除去し得るような形状であれば、このような直方体形状でなくても、あらゆる立体形状のものを利用できる。なお、ブレード31の各外周面は、必ずしも平面である必要はなく、湾曲面であってもよい。
ここで、感光体10が表面移動したときに圧縮変形する向きのブレード長さ(圧縮方向長さ)が短いほど、その弾性変形量は少なくなる。そして、ブレード31の圧縮方向長さは、およそブレード31の下流側面31bの感光体表面移動方向長さT2に相当する長さとなる。本実施形態のT2と、図7(b)に示す従来のカウンタ方式を採用するクリーニング装置のT2とを比較すると、本実施形態の方が従来のカウンタ方式のクリーニング装置よりも遙かに短い。したがって、弾性変形量だけ比較しても、本実施形態のクリーニング装置30は、従来のカウンタ方式のクリーニング装置よりも少ない。このことからも、本実施形態のクリーニング装置30における当接幅が、従来のカウンタ方式のクリーニング装置よりも短くなることがわかる。
なお、本実施形態のように直方体形状のブレード31を用いる場合、各辺の長さT1,T2,T3の大小関係は、T3>T1≧T2を満たすように構成するのが好ましい。より好ましくは、T2は、1[mm]以上でT1の1/2以下とするのがよい。1[mm]以下にすると異音が発生し易くなる。なお、ブレード31の材質として、最近注目されている低反発弾性材料を用いたり、JISA硬度の高い材料・材質等を選択したりすれば、その好適範囲が広がることも予想される。なお、本実施形態のブレード31における各辺の長さは、T1=12[mm]、T2=4[mm]、T3=325[mm]であるが、当然これに限られるものではない。
また、本実施形態のブレード31は、ポリウレタンゴムを素材とし、JISA硬度でおよそ75°のものを使用している。もちろん、ブレード31の材質や硬度はこれに限らず、適宜選択される。
また、本実施形態のブレードホルダ32は、鉄を主成分とする金属材料で形成されたものを用いており、感光体10の回転駆動中に感光体10からブレード31が力を受けてもひずみを十分に抑制できる十分な剛性を備えている。
本実施形態では、ブレード31を感光体10の表面に押しつけていない状態で、ブレード31の下流側面31bにおける感光体表面移動方向上流側部分と、感光体10の表面における当接部分Pの接線Nの表面移動方向下流側部分とのなす角(以下「当接角」という。)θが、約15[°]となる姿勢で、ブレード31を感光体10の表面に押しつけるように構成されている(図1参照)。なお、当接角θは、5[°]以上50[°]以下の範囲内で適宜設定される。当接角θが5[°]よりも小さく設定することは感光体周りの配置レイアウト上困難であり、当接角θが50[°]よりも大きく設定すると十分な除去性能が得られなくなる可能性が高くなるからである。なお、当接角θの更に好ましい範囲は7〜40°の範囲である。
本実施形態において、ブレード31は、図1に示すように、その上流側面31aの対向面全体がブレードホルダ32の水平部32Aに対して固着されている。本実施形態では、固着方法として、接着剤による接着方法を採用しているが、両面テープで固着する方法やホットメルト法などの他の固着方法を採用してもよい。このようにブレード31の上流側面31aの対向面全体がブレードホルダ32の水平部32Aに固着されており、かつ、上述したようにブレードホルダ32が十分な剛性を備えていることから、本実施形態では、ブレード31を感光体10の表面に押しつけた状態で感光体10を回転駆動しても、ブレード31の反りは実質的には発生しない。
このようにブレード31の反りは実質的には発生しないことにより、次のような効果が得られる。
すなわち、環境変動に対するロバスト性が向上する。詳しくは、ブレードの自由長部分が長い場合のようにブレードの反りが発生する構成においては、温湿度によってブレード31の反りによる力が変化する。例えば、高温高湿環境下でブレードを反ったまま放置すると塑性変形してしまい、ヘタリという現象が起こる。こうなると、感光体10の表面に対するブレードの姿勢が変化して、クリーニング性が低下し、クリーニング不良が発生するおそれがある。したがって、ブレード31の反りは実質的には発生しない本実施形態では、環境変動に対するロバスト性が向上する。
また、ブレードの反りが発生するということは、ブレードが反るだけの自由度をもっていることである。ブレードの自由度が大きいと、カウンタ方式の場合、ブレードと感光体との摩擦力が高まったときにブレードめくれという深刻な不具合を発生しやすい。ブレード31の反りは実質的には発生しない本実施形態によれば、ブレードめくれが防止される。
本実施形態において、ブレード31のホルダヘッド32Aに対する貼付け位置は、図1に示すように、ブレード31の下流側面31bと、ホルダヘッド32Aが感光体10と対向する感光体対向面32Cは段差無く(ブレード31が感光体側に突き出していない。また、逆にホルダヘッド32Aが感光体側に突き出してもいない)固着されているが、貼付け位置はこれに限ることなく、例えば上記感光体対向面32Cが上記下流側面31よりも感光体表面に対して突き出している場合でも、当然のことながらブレード31の実質的な反りは発生しない。
また、逆にブレード31の反りを実質的に抑制できれば、感光体対向面32Cに比べ、ブレード31の下流側面31bが感光体側に突き出す構成としてもよい。この場合、ホルダヘッド32Aの感光体対向面32Cに対して、ブレード31の下流側面31bを突き出す許容範囲は、ブレード31の硬度や、ブレード31と感光体10の表面との間の摩擦係数などによって決まってくる。その許容範囲は、例えば、線圧が0.790[N/cm]となるようにブレード31を感光体10の表面に押しつけたときの当接部における感光体表面移動方向長さ(当接幅)が、50[μm]以下となる範囲を判断の目安とすることができる。なお、水平部32Aの上記端部と上記境界辺との距離は、ブレード31の下流側面31bの長さT2の1/4程度までは許容されるものと推測される。更に確認すれば、T2の1/2〜同程度までは許容される可能性がある。
また、本実施形態では、ブレード31の接着面全体に接着剤を塗ってブレード31をブレードホルダ32のホルダヘッド32Aに接着しているが、ブレード31の接着面の一部にだけ接着剤を塗ってブレード31をブレードホルダ32のホルダヘッド32Aに接着するようにしてもよい。ただし、ブレードホルダ32のホルダヘッド32Aとブレード31における上流側面31aの対向面(接着面)とが互いに重なり合う領域のうち、少なくとも感光体10の表面に近接する側の端部領域については固着処理を施すことが望ましい。この端部領域においてブレードホルダ32のホルダヘッド32Aとブレード31とをきちんと固着しておけば、感光体10の回転駆動中にブレード31と感光体表面との間の摩擦力が何らかの要因で変化してもブレード31のバタツキを安定して防止することができる。これは、他の固着方法であっても同様である。
また、本実施例では、図1に示すようにブレード31が表面移動部材と当接する先端稜線部の形状は、上流側面31aと下流側面31bがなす角度を90[°]としているが、この限りではなく、ブレード先端部の形状を鈍角形状とした場合について説明する。
図13は、ブレード先端部の形状を鈍角形状としたクリーニング装置の主要部を感光体回転軸方向から見たときの説明図である。
図13のクリーニング装置は、ブレード31の上流側面が、下流側面31bとの隣接部分である第一上流側面31cと、この第一上流側面31cから、感光体10の表面移動時に当接辺が感光体表面から受ける力の方向(ブレードホルダ32の鉛直部32Bが延びる方向とほぼ同じ方向)及びブレード31の長尺方向の両方に対して直交する方向(ブレードホルダ32の水平部32Aが延びる方向とほぼ同じ方向)と略平行な方向に延在する第二上流側面31dと、から構成されている。そして、ブレード31の上流側面における少なくとも下流側面31bとの隣接部分である第一上流側面31cに対応した裏面部分と、下流側面31bにおける少なくとも上流側面との隣接部分に対応した裏面部分とのなす角度(以下「ブレード先端角度」という。)が鈍角となるように、ブレード31が形成されている。なお、図13のクリーニング装置は、この構成を除いては、上記実施形態のクリーニング装置と同様の構成である。
図13のクリーニング装置によれば、次のような効果が得られる。
一般に、ブレード31の上流側面における少なくとも下流側面31bとの隣接部分に対応した裏面部分と、下流側面31bにおける少なくとも上流側面との隣接部分に対応した裏面部分とのなす角度(ブレード先端角度)は、上記実施形態のように90[°]である。しかし、ブレード先端角度を90[°]よりも大きな角度すなわち鈍角にすることにより、ブレード31の磨耗量を大幅に低減できることが、本発明者らの研究によって明らかとなった。なお、ブレード31の磨耗量を大幅に低減できる理由は次のように考えられる。すなわち、ブレード31は感光体10の表面との間に働く摩擦力の作用を受けて変形するが、ブレード先端角度が90[°]である場合よりも鈍角である場合の方がその変形量が小さい。よって、ブレード先端角度が90[°]である場合よりも鈍角である場合の方が、ブレード31と感光体10の表面との当接幅が小さくなり、ブレード31の磨耗量が低減される。また、当接幅が小さくなると、上述したように、ブレード31を感光体10の表面に対して押しつける押しつけ力が同じ場合、当接圧が高まる。逆に言えば、同じ当接圧を得る場合には、当該押しつけ力を弱めることができる。よって、より低い押しつけ力でトナーの除去が可能となる。
なお、本実施形態では、ブレード先端角度を120[°]としている。ブレード先端角度は、95[°]以上140[°]以下の範囲内であるのが好ましい。特に、95[°]よりも小さい鈍角では、本変形例のような効果を十分に得ることができない。
次に、上記クリーニング装置の変形例について説明する。
〔変形例1〕
図8は、変形例1におけるクリーニング装置の主要部を感光体回転軸方向から見たときの説明図であり、図9は同クリーニング装置の主要部の斜視図である。
変形例1のクリーニング装置は、ブレード31と、ブレード31を保持する剛性材料で形成されたブレードホルダ32を備えており、ブレードホルダ32は、ブレード31を保持するホルダヘッド32Aと、ホルダヘッド32Aを保持し、装置本体に軸支されているホルダ本体部32Bの2つのピースから構成される点、ホルダ本体部32Bに対してヘッド回転軸38を中心に揺動可能であり、且つ、ホルダ本体部32Bが装置本体に対して支軸34を中心に回動可能である点は、上記実施形態のクリーニング装置と同様の構成である。変形例1のクリーニング装置は、ブレード31がホルダヘッド32Aに自由長を有して保持されている点が大きく異なる。ブレード31を感光体10に対して圧接した場合には、ブレード31の反りが発生する為、小粒径で円形度の高いトナーを除去するために必要な高面圧を付加することは難しい。しかし、ブレード31を保持するホルダヘッド32Aが、ホルダ本体部32Bに対してヘッド回転軸38を中心に揺動可能であり、且つ、ホルダ本体部32Bがクリーニング装置30の枠体33に設けられた支軸34を中心に回動可能であるため、経時に渡って、容易に、ブレード31の長尺方向におけるブレード31と感光体10との接触状態を均一に維持しており、上記実施形態のクリーニング装置と同様の効果を得られる。
〔変形例2〕
図10は、変形例2におけるクリーニング装置の主要部を感光体回転軸方向から見たときの説明図であり、図11は同クリーニング装置の主要部の斜視図である。
変形例2のクリーニング装置も、ブレード31と、ブレード31を保持する剛性材料で形成されたブレードホルダ32を備えており、ブレードホルダ32は、ブレード31を保持するホルダヘッド32Aと、ホルダヘッド32Aを保持し、装置本体に軸支されているホルダ本体部32Bの2つのピースから構成される点、ホルダ本体部32Bに対してヘッド回転軸38を中心に揺動可能であり、且つ、ホルダ本体部32Bが装置本体に対して支軸34を中心に回動可能である点は、上記実施形態のクリーニング装置と同様の構成である。変形例2のクリーニング装置は、ブレード31がホルダヘッド32Aに対して感光体10と対向する面に貼り付けられている。また、ホルダヘッド32Aに対するブレード31の突き出し量は、略ゼロである構成は上記実施形態のクリーニング装置と変わらない。また、実質的に反りを抑制される範囲であれば、ブレード31がホルダヘッド32Aに対して突き出しを有しても構わない点も上記実施形態と同様である。図10のクリーニング装置においても、ブレード31を保持するホルダヘッド32Aが、ホルダ本体部32Bに対してヘッド回転軸38を中心に揺動可能であり、且つ、ホルダ本体部32Bがクリーニング装置30の枠体33に設けられた支軸34を中心に回動可能であるため、経時に渡って、容易に、ブレード31の長尺方向におけるブレード31と感光体10との接触状態を均一に維持しており、上記実施形態のクリーニング装置と同様の効果を得られる。
次に、本実施形態のプリンタにおいて使用されるトナーについて説明する。
本実施形態のクリーニング装置30によれば、高い除去性能を実現し得ることから、平均円形度が0.940以上、更に0.960以上0.998以下のトナーを除去する用途にも実用化できる。更には平均円形度が0.96以上0.998以下のトナーを除去することが本発明の効果を十分に発揮できる。
上記のような平均円形度をもつトナーは、乾式粉砕で製造されるトナーであれば熱的又は機械的に球形化処理することで得られる。熱的な球形化処理としては、例えば、アトマイザーなどに熱気流とともにトナー粒子を噴霧するものが挙げられる。また、機械的な球形化処理としては、ボールミル等の混合機に比重の軽いガラス等の混合媒体とともに投入して攪拌するものが挙げられる。ただし、熱的な球形化処理では凝集して粒径の大きいトナー粒子が生成され、機械的な球形化処理では微粉が発生するため、再度の分級工程が必要になる。また、水系溶媒中で製造されるトナーでは、溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、形状を制御することができる。
トナーの円形度とは、光学的に粒子を検知して投影面積の等しい相当円の周囲長で除した値である。具体的には、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000(シスメックス社製)」を用いて測定を行う。所定の容器に予め不純固定物を除いた水100〜150[mL]を入れ、分散剤として界面活性剤0.1〜0.5[mL]を加え、更に測定試料0.1〜9.5[g]程度を加える。試料を分散した懸濁液を超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散濃度を3000〜10000[個/μL]にしてトナーの形状及び分布を測定する。円形度は、円形度SR=(粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長)で定義され、トナーが真球に近いほど「1」に近い値となる。
円形度の高いトナーは、キャリア又は現像ローラ51の表面において電気力線の影響を受けやすく、静電潜像の電気力線に沿って忠実に現像される。したがって、微小な潜像ドットを再現する際には緻密で均一なトナー配置をとりやすいために細線再現性が高くなる。また、円形度の高いトナーは、その表面は滑らかで適度な流動性をもつために電気力線の影響を受けやすく電気力線に沿って忠実に転移しやすいために転写率も高くなり、高品位の画像を得ることができる。さらに、一次転写ローラ161で中間転写ベルト162を圧接することで一次転写ニップを形成するとともに、一次転写ローラ161にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することにより転写電界を形成し、これらの作用により感光体10上の各トナー像を中間転写ベルト162上に一次転写させる際にも、円形度の高いトナーは均一に中間転写ベルト162に接触し、トナーの接触面積が一様になることで転写率の向上に寄与する。
しかし、トナーの平均円形度が0.93未満では、忠実な現像、転写率の高い転写ができなくなる。これは、トナーが不定形では、トナー表面の帯電が不均一であり、また、重心と帯電の中心がずれるために電界に対して忠実な移動が困難になるためである。
また、トナーの体積平均粒径は、小さい方が細線再現性を向上させることができるために、大きくとも7[μm]以下のトナーを用いることが良い。しかし、粒径が小さくなると現像特性が低下するために、小さくとも3[μm]以上が好ましい。さらに、3[μm]未満では、キャリア又は現像ローラ51の表面に現像されにくい微小粒径のトナーが多くなるために、その他のトナーにおけるキャリアまたは現像ローラとの接触・摩擦が不十分となり逆帯電性トナーが多くなり、かぶり等の異常画像を形成するため好ましくない。本実施形態のクリーニング装置30では、体積平均粒径が2[μm]以上であれば、十分な除去性能を発揮でき、特に体積平均粒径が3[μm]以上であればより好適な除去性能を発揮できる。なお、体積平均粒径Dvと個数平均粒径Dnとの比は、1.0〜1.4程度であることがこの好ましい。
トナーの体積平均粒径は、次のようにして測定したものである。
まず、電解水溶液100〜150[mL]中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を、0.1〜5[mL]加える。ここで、電解液とは、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%NaCl水溶液を調製したもので、ISOTON R−II型(コールターサイエンティフィックジャパン社製)を使用した。これに更に測定試料を2〜20[mg]加え、電解液中に懸濁させて、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行った。上記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、上記試料中のトナー粒子の体積及び個数をチャンネルごとに測定して、トナーの体積分布と個数分布とを算出する。
チャンネルとしては、2.00〜2.52[μm];2.52〜3.17[μm];3.1 7〜4.00[μm];4.00〜5.04[μm];5.04〜6.35[μm];6.35〜8.00[μm];8.00〜10.08[μm];10.08〜12.70[μm];12.70〜16.00[μm];16.00〜20.20[μm];20.20〜25.40[μm];25.40〜32.00[μm];32.00〜40.30[μm]の13チャンネルを用いた。
また、トナーは、上述した平均円形度を満たすもののうち、形状係数SF−1が100以上160以下の範囲にあり、形状係数SF−2が100以上160以下の範囲にあるものが好ましい。
図6(a)及び(b)は、トナーの形状を模式的に表した図であり、同図(a)は形状係数SF−1を説明するための説明図であり、同図(b)は形状係数SF−2を説明するための説明図である。
形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)・・・(1)
また、形状係数SF−2は、トナー形状での凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100π/4)・・・(2)
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとの接触が点接触になるために、トナー同士の吸着力が弱くなり、その結果流動性が高くなり、また、トナーと感光体10との吸着力が弱くなって、転写率が高くなり、感光体10表面の残留トナーをクリーニングしやすくなる。SF−1とSF−2が大きくなると、形状が不定型になり、トナーの帯電量分布が広くなり、現像が潜像に対して忠実でなくなり、また、転写でも転写電界に忠実でなくなり画像品位が低下する。このため、SF−1は180を越えない方が好ましく、SF−2は180を越えない方が好ましい。
以上のような略球形状のトナーとしては、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーが好ましい。従来の粉砕型トナーの製法では、円形度、平均粒径、形状係数SF−1、SF−2のどの値と比較しても製造できないか、製造コストや歩留まりの点で、重合法で得られたトナーが優位である。しかし、重合法で得られたトナーの中でも、懸濁重合法や乳化重合法等で得られたトナー形状は円形度、形状係数SF−1、SF−2において、真の球形トナーを得ることが難しい。特に、溶解懸濁法で得られたトナーは球形でもあるが、規則性のない不定形トナーである為画像品質等の点で満足できる品質が得られていない。
次に、上述の窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーの構成材料及び好適な製造方法について詳細する。
(ポリエステル)
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。
2価アルコール(DIO)として好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。
3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280[℃]に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び/又は伸長されて得られるものである。
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、イソシアネート類及び上記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40[wt%]、好ましくは1〜30[wt%]、さらに好ましくは2〜20[wt%]である。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン、脂環式ジアミン及び脂肪族ジアミンなどが挙げられる。
3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280[℃]に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140[℃]にて、これに多価イソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。さらにこの(A)にアミン類(B)を0〜140[℃]にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。
(PIC)を反応させる際、及び(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤、ケトン類、エステル類などのイソシアネート(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。
また、ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(例えば、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたケチミン化合物などが挙げられる。
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、上記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常45〜65[℃]、好ましくは45〜60[℃]である。
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、ナフトールイエローS、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄鉛、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、リソールファストスカーレットG、ベンジジンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ファストスカイブルー、インジゴ、群青、紺青、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、クロムグリーン、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、フタロシアニングリーン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15[wt%]、好ましくは3〜10[wt%]である。
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
(荷電制御剤)
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。
(離型剤)
離型剤としては、融点が50〜120[℃]の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に働く。このようなワックス成分としては、ロウ類及びワックス類として、カルナバワックス、綿ロウ等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。
また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。
(外添剤)
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10-3〜2[μm]であることが好ましく、特に5×10-3〜0.5[μm]であることが好ましい。
また、BET法による比表面積は、20〜500[m2/g]であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5[wt%]であることが好ましく、特に0.01〜2.0[wt%]であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。
(トナーの製造方法)
次に、トナーの製造方法について詳細する。ここでは、好ましい方法について示すが、これに限られることではない。
着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。有機溶媒は、沸点が100[℃]未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素などを単独あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。水系媒体は、水単独でも良いし、メタノールなどのアルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類などの有機溶媒を含むものであってもよい。トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩などのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体や、アルキルトリメチルアンモニム塩などの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤等が挙げられる。また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。
樹脂微粒子は、既述の物質を用いることができる。また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピルなどが使用できる。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20[μm]にするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000[rpm]、好ましくは5000〜20000[rpm]である。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150[℃](加圧下)、好ましくは40〜98[℃]である。
乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応を行わせる。この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150[℃]、好ましくは40〜98[℃]である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで略球形のトナー母体粒子が作製できる。ここで例えば真球形から紡錘状等の形状を制御することができる。更に、表面のモフォロジーも滑らかなものから、例えば梅干し形状等に制御することもできる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
上記洗浄、脱溶剤の工程前後いずれかにおいて、乳化分散液を一定温度で一定時間放置し、生成したトナー粒子を熟成させる工程を設けることができる。これにより、所望の粒径を有するトナー粒子を作製できる。熟成工程の温度は25〜50[℃]が好ましく、時間は10分間〜23時間が好ましい。
上記で得られたトナー母体粒子に、帯電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
帯電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。
本実施形態のトナーは、磁性キャリアと混合して二成分現像剤として用いるが、キャリアを使用しない一成分系の磁性トナー或いは非磁性トナーとしても用いることができる。
二成分現像剤としての磁性キャリアとしては、粒子径20〜200[μm]程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。またポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂及びシリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。
これらの導電粉は、平均粒子径1[μm]以下のものが好ましい。平均粒子径が1[μm]よりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
本実施形態においては、芯材として平均粒径50[μm]程度の球形フェライト粒子を採用し、コート材構成材料にはアミノシラン系カップリング剤とシリコーン樹脂をトルエンに分散させ、この分散液と芯材を流動床内に回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、この分散液を芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気炉で250[℃]、2時間焼成し、シリコーン樹脂により0.5[μm]の平均厚さでコーティングされたキャリア粒子を作製した。このキャリア100重量部に対し、以下の実施例に示すトナー7重量部を、容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサーを用いて均一混合し帯電させて、初期現像剤とした。
以下、トナーの実施例について説明する。
なお、各実施例のトナーは以下のごとく作製されるが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、「部」は重量部を示す。
〔トナー1〕
(樹脂微粒子エマルションの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、3800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75[℃]まで昇温し、4時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75[℃]で6時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液微粒子分散液1を得た。微粒子分散液1をレーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−920:堀場製作所製)で測定した体積平均粒径は、110[nm]であった。微粒子分散液1の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂微粒子の形状は球形状であった。該樹脂分のTgは58[℃]であり、重量平均分子量は13万であった。
(水相の調整)
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを水相1とする。
(低分子ポリエステルの合成)
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を入れ、常圧下230[℃]で7時間重縮合し、さらに10〜15[mmHg]の減圧下で5時間反応して低分子ポリエステル1を得た。低分子ポリエステル1は、数平均分子量2300、重量平均分子量6700、ピーク分子量3800、Tg43[℃]、酸価4であった。
(中間体ポリエステルの合成)
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下230[℃]で7時間反応し、さらに10〜15[mmHg]の減圧で5時間反応した中間体ポリエステル1を得た。中間体ポリエステル1は、数平均分子量2200、重量平均分子量9700、ピーク分子量3000、Tg54[℃]、酸価0.5、水酸基価52であった。次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、中間体ポリエステル1を410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100[℃]で5時間反応し、プレポリマー1を得た。プレポリマー1の遊離イソシアネート重量%は、1.53[%]であった。
(ケチミンの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50[℃]で4時間半反応を行い、ケチミン化合物1を得た。ケチミン化合物1のアミン価は417であった。
(マスターバッチの合成)
水1200部、カーボンブラック(Printex35:デクサ製)540部(DBP吸油量=42[ml]/100[mg]、pH=9.5)、ポリエステル樹脂1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて130[℃]で1時間混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、マスターバッチ1を得た。
(油相の作製)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、低分子ポリエステル1を378部、カルナバワックス100部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80[℃]に昇温し、80[℃]のまま5時間保持した後、1時間で30[℃]に冷却した。
次いで、容器にマスターバッチ1を500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し、原料溶解液1を得た。1324部の原料溶解液1を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル:アイメックス社製)を用いて、送液速度1[kg/hr]、ディスク周速度6[m/秒]、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、低分子ポリエステル1の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記条件のビーズミルで2パスし、顔料・ワックス分散液1を得た。顔料・ワックス分散液1の固形分濃度は50[%]であった。
(乳化〜脱溶剤)
顔料・ワックス分散液1を749部、プレポリマー1を115部、ケチミン化合物1を2.9部、容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5000[rpm]で2分間混合した後、容器に水相1を1200部加え、TKホモミキサーで、回転数13000[rpm]で25分間混合し、乳化スラリー1を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、乳化スラリー1を投入し、30[℃]で7時間脱溶剤した後、45[℃]で7時間熟成を行い、分散スラリー1を得た。
(洗浄〜乾燥)
100部の分散スラリー1を減圧濾過した後、
イ) 濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000[rpm]で10分間)した後濾過した。
ロ) イ)の濾過ケーキに1%塩酸をpH3.5〜4.5になるように制御して加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000[rpm]で15分間)した後、濾過した。
ハ) ロ)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000[rpm]で10分間)した後濾過する操作を2回行い、濾過ケーキ1を得た。
ニ) 濾過ケーキ1を循風乾燥機にて40[℃]で40時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子1を得た。その後、トナー母体粒子1100部に疎水性シリカ1.5部と疎水化酸化チタン0.5部を加え、ヘンシェルミキサーにて混合後、目開き35μmメッシュで篩い、トナー1を得た。得られたトナー1の物性は下記の表1に示す。
Figure 2010008776
〔トナー2〕
トナー2において、以下の条件に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー2を得た。
得られたトナー2の物性を上記表1に示す。
(樹脂微粒子エマルションの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、3800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱することで系内温度75[℃]まで昇温し、1時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75[℃]で6時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液である微粒子分散液2を得た。微粒子分散液2を粒度分布測定装置(LA−920:シスメックス社製)で測定した体積平均粒径は、40[nm]であった。微粒子分散液2の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂微粒子の形状は球形状であった。該樹脂分のTgは56[℃]であり、重量平均分子量は12万であった。
〔トナー3〕
トナー3において、以下の条件に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー3を得た。
得られたトナー3の物性を上記表1に示す。
(乳化〜脱溶剤)
顔料・ワックス分散液1を749部、プレポリマー1を115部、ケチミン化合物1を2.9部、容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5000[rpm]で2分間混合した後、容器に水相1を1200部加え、TKホモミキサーで、回転数13000[rpm]で10分間混合し、乳化スラリー2を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、乳化スラリー2を投入し、30[℃]で6時間脱溶剤した後、45[℃]で5時間熟成を行い、分散スラリー2を得た。
〔トナー4〕
トナー4において、以下の条件に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー4を得た。
得られたトナー4の物性を上記表1に示す。
(乳化〜脱溶剤)
顔料・ワックス分散液1を749部、プレポリマー1を115部、ケチミン化合物1を2.9部、容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5000[rpm]で2分間混合した後、容器に水相1を1200部加え、TKホモミキサーで、回転数13000[rpm]で40分間混合し、乳化スラリー3を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、乳化スラリー3を投入し、30[℃]で8時間脱溶剤した後、45[℃]で5時間熟成を行い、分散スラリー3を得た。
〔トナー5〕
トナー5において、以下の条件に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー5を得た。
得られたトナー5の物性を上記表1に示す。
(油相の作製)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、低分子ポリエステル1を378部、カルナバ/ライスワックス(重量比5:5)130部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80[℃]に昇温し、80[℃]のまま4時間保持した後、1時間で30[℃]に冷却した。次いで、容器にマスターバッチ1を500部、酢酸エチル500部を仕込み、2時間混合し、原料溶解液2を得た。
1324部の原料溶解液2を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル:アイメックス社製)を用いて、送液速度1[kg/hr]、ディスク周速度6[m/秒]、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、10パスの条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、低分子ポリエステル1の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記条件のビーズミルで5パスし、顔料・ワックス分散液2を得た。顔料・ワックス分散液2の固形分濃度は50[%]であった。
〔トナー6〕
トナー6において、以下の条件に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー6を得た。
得られたトナー6の物性を上記表1に示す。
(油相の作製)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、低分子ポリエステル1を378部、カルナバ/ライスワックス(重量比3:7)ワックス100部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80[℃]に昇温し、80[℃]のまま4時間保持した後、1時間で30[℃]に冷却した。次いで、容器にマスターバッチ1を500部、酢酸エチル500部を仕込み、0.8時間混合し、原料溶解液3を得た。
1324部の原料溶解液3を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル:アイメックス社製)を用いて、送液速度1[kg/hr]、ディスク周速度6[m/秒]、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、5パスの条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、低分子ポリエステル1の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記条件のビーズミルで3パスし、顔料・ワックス分散液3を得た。顔料・ワックス分散液3の固形分濃度は50[%]であった。
〔トナー7〕
トナー7において、以下の条件に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー7を得た。
得られたトナー7の物性を上記表1に示す。
(低分子ポリエステルの合成)
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下230[℃]で7時間反応し、さらに10〜15[mmHg]の減圧下で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180[℃]、常圧で3時間反応し、低分子ポリエステル2を得た。低分子ポリエステル2は、数平均分子量2300、重量平均分子量6700、ピーク分子量3100、Tg43[℃]、酸価25であった。
(油相の作製)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、低分子ポリエステル2を378部、カルナバワックス100部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80[℃]に昇温し、80[℃]のまま5時間保持した後、1時間で30[℃]に冷却した。次いで、容器にマスターバッチ1を500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し、原料溶解液4を得た。
1324部の原料溶解液4を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル:アイメックス社製)を用いて、送液速度1[kg/hr]、ディスク周速度6[m/秒]、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、低分子ポリエステル2の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記条件のビーズミルで3パスし、顔料・ワックス分散液4を得た。顔料・ワックス分散液4の固形分濃度は50[%]であった。
(乳化〜脱溶剤)
顔料・ワックス分散液4を749部、プレポリマー1を115部、ケチミン化合物1を2.9部、容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5000[rpm]で2分間混合した後、容器に水相1を1200部加え、TKホモミキサーで、回転数13000[rpm]で40分間混合し、乳化スラリー4を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、乳化スラリー4を投入し、30[℃]で8時間脱溶剤した後、45[℃]で5時間熟成を行い、分散スラリー4を得た。
〔トナー8〕
トナー8において、以下の条件に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー8を得た。
得られたトナー8の物性を上記表1に示す。
(油相の作製)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、低分子ポリエステル1を378部、カルナバワックスワックス380部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80[℃]に昇温し、80[℃]のまま4時間保持した後、1時間で30[℃]に冷却した。次いで、容器にマスターバッチ1を500部、酢酸エチル500部を仕込み、2時間混合し、原料溶解液5を得た。
1324部の原料溶解液5を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル:アイメックス社製)を用いて、送液速度1[kg/hr]、ディスク周速度6[m/秒]、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、7パスの条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、低分子ポリエステル1の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記条件のビーズミルで4パスし、顔料・ワックス分散液5を得た。顔料・ワックス分散液5の固形分濃度は50[%]であった。
次に、本実施形態に係るクリーニング装置30のクリーニング性能評価した結果について説明する。クリーニング装置30と従来装置とを、本実施形態のプリンタ100に搭載して、比較実験を行った。
ここで、従来装置としては、以下に説明する比較構成Aと比較構成Bの2つのクリーニング装置を用いた。比較構成Aのクリーニング装置としては、ブレード31が図7(b)に示すように自由長を持つ形状で、ブレードの厚さt1=2[mm]、自由長t4=7[mm]である。比較構成Bのクリーニング装置としては、ブレードの厚さt2=2[mm]のブレード31が図12に示すように自由長が0[mm]となるようにブレードホルダ32に保持されている。
また、本実施形態のクリーニング装置30としては、ブレードの厚さt2=2[mm]のブレード31が自由長0[mm]でブレードホルダ32に保持されている点など比較構成Bのクリーニング装置と同じであるが、図1に示すように、ブレードホルダ32はホルダヘッド32Aとホルダ本体部32Bの2ピース構造であり、ブレード31が感光体に対して均一に当接しやすい構成となっている。
ランニングテストは、トナーとして平均円形度0.98、平均粒径4[μm]のトナーを用い現像剤として調合した後、上述したプリンタ100に投入し、クリーニング装置30と上記比較構成Aと比較構成Bのクリーニング装置を入れ替えて、それぞれ線圧を20,30,50,80[g/cm]と変化させた。ランニングテストでは、A4版の画像面積率5%パターンを連続プリントし、スタート時、5k枚時、10k枚時それぞれでの除去性能(クリーニング性能)を評価した。但し、視覚的な総合評価で「×」と評価された時点で、そのトナーでの初期的ランニングテストは終了した。
クリーニング性能の評価時には、画像面積率75%パターンを100枚連続プリントした後、クリーニング装置通過後の感光体上のトナーをプリンタックCテープ(日東電工製)で転写し、そのテープを白紙に貼り付けた後、マクベス反射濃度計RD514型で測定し、ブランク濃度との差が0.005未満のものを「◎」とし、0.005〜0.010のものを「○」とし、0.011〜0.02のものを「△」とし、0.02を超えるものを「×」として評価した。
また、視覚的な総合評価を下記のごとく行った。
◎:実使用可能。バタツキ等の異音なし。すり抜けのトナーも無い。あっても下記「○レベル」のようにテープ転写し、白紙に貼ることにより、テープの汚れ度合いを肉眼で判別する方法では観測することができない。
○:実使用は可能なレベル。異音なし。スジの発生も無い又は弱いスジがある程度。すり抜けるトナーの発生が認められる。
△:実使用不可の可能性あり。異音の兆候が感じられる。幅が1[mm]以下のスジがA4横サイズの画像上に1〜10本程度発生。
×:実使用不可。異音や感光体の損傷の前兆(おそれ)が感じられる。全面スジ発生。
ランニングテストの結果は、下記の表2に示すとおりである。
Figure 2010008776
表2に示すように、従来装置の比較構成Aでは、スタート時点で線圧を上げていってもクリーニング性が得られない。比較構成Aのクリーニング装置ではブレード31が十分な自由長を有しているため、加圧してもブレード31が腹当りとなって接触面積が増えてしまう。このため、圧力が低下し、球形トナーをクリーニングするために必要な高面圧を付加できないからである。
一方、自由長ゼロでブレード先端に加圧機構を設けている、従来装置の比較構成B、または、本実施形態の構成においては、線圧[20g/cm]から「○」以上のレベルのクリーニング性が得られている。しかし、比較構成Bと本実施形態の構成とを比較すると、本実施形態の構成では線圧20[g/cm]からスタート時及び5K枚時において完全なクリーニング性「◎」が得られているのに対して、比較構成Bでは完全なクリーニング性「◎」を得るためには、線圧50[g/cm]程度まで加圧力を上げる必要がある。
なお、比較構成Bまたは本実施形態の構成のクリーニング装置は、比較構成Aのクリーニング装置に比べてブレード先端に圧力を集中させることが可能であるが、その反面、ブレード取り付け部品精度や取り付け位置精度のバラツキを吸収することが困難な構成となっている。このため、比較構成Aに比べると個々の部品精度、ブレードの取り付け位置精度のバラツキ、感光体101の取り付け位置及び偏芯等の影響を吸収しにくく、感光体10への均一な圧接力を確保するのが難しくなる。
しかしながら、本実施形態の構成のクリーニング装置30では、ブレード31とホルダヘッド部32Aがホルダ本体部32Bに対してヘッド回転軸38を中心に回転可能であり、所定の圧接力を感光体軸方向に対して均一に保つことができるため、線圧20[g/cm]から良好なクリーニング性を得ることが可能となっている。
一方、比較構成Bのクリーニング装置の場合には、ブレード31と感光体10との圧接力の不均一さを打ち消すためにより高い線圧を付加しなければならない。すなわち、本実施形態の構成のクリーニング装置30では、比較構成Bのクリーニング装置より低い線圧で球形トナーをクリーニングすることができる。よって、球形トナークリーニング時に発生する感光体駆動トルクも低減することが可能となる。
以上、本実施形態のクリーニング装置30は、表面移動部材である感光体10の表面移動方向に対して直交する方向(感光体軸方向)に長尺な弾性部材であるブレード31におけるその長尺方向に延びる一辺(当接辺)を感光体10の表面に押しつけて、感光体10の表面上の付着物を除去するクリーニング装置である。このクリーニング装置30では、装置本体にブレード31を保持する保持手段としてのブレードホルダ32を用いる。ブレードホルダ32は、軸35により装置本体33に支持されるホルダ本体部32Bにより、ホルダヘッド32Aを介してブレード31を保持する構成となっている。また、ホルダヘッド32Aは、ホルダ本体32Bに対してヘッド回転軸38を中心に、長尺方向の両端部が互いに反対方向へ揺動可能な構成としている。このような構成とすることによって、ブレード31を感光体に当接した際に、ホルダヘッド32Aがヘッド回転軸38を中心に揺動し、ブレード31の稜線が感光体表面にならって当接することができる。よって、ブレード31先端から感光体10までの相対距離にバラツキがあっても、食い込み量の調整を行うことで、ブレード31と感光体10の接触状態を均一に維持することができる。さらに、ホルダ本体32Bはブレード31の稜線と平行な支軸34により装置本体に支持されているため、経時でブレード31と感光体10との間の摩擦力の変動がおきた場合には、支軸35を中心に回動することでホルダ本体32と感光体10との距離が変化する。これに伴い、ホルダヘッド32Aを軸支するヘッド回転軸38と感光体10との距離も変化するため、ブレード31の稜線と感光体10との位置を変化させて当接状態が変化しないようにすることができる。よって、従来のホルダを装置本体に対して固定する方式に比べて、ブレード31と感光体10の当接状態の変化は起こり難い。このように、経時で当接圧が変化し難い構成とし、且つ、長尺方向の食い込み調整する構成とすることにより、経時に渡ってブレード31と感光体10の接触状態を安定して均一に維持することができ、クリーニング性を向上できる。また、接触状態を安定させるために無駄な線圧をブレード31に加えなくて済むため、ブレードの摩耗を抑制することができる。
また、ホルダヘッド部32Aはブレード31を略自由長無しで保持して、ブレード31の反り規制するものとする。これにより、ブレード31と感光体10との接触面積が過剰に増加することを抑制し、高面圧を維持することができ、良好なクリーニング性が得られる。その一方で、部品精度、組付け精度が悪い場合には、反りが規制されて自由度がない分、感光体10の長手方向に対して均一に圧力をかけることが難しくなる。そこで、上述のように、ホルダヘッド32Aがホルダ本体32Bに対してヘッド回転軸38を中心に回転可能な構成とすることによって、ブレード31と感光体10の接触状態を均一に維持し、面圧をより均一にかけることができる。よって、さらにクリーニング性が向上させることができる。
また、ブレード31は、上記当接辺を境に隣接する2つの面31a,31bのうち、感光体表面移動方向上流側に位置する上流側面31aの方が感光体表面移動方向下流側に位置する下流側面31bよりも、当接辺に対して直交する方向の長さが長いものである。また、当接辺に対して直交する方向に上流側面31aが伸びてその対向面が縮むようなブレード31の反りを規制するブレードホルダ32のホルダヘッド32Aを、ブレード31における上流側面31aの対向面に固着している。ブレード31が感光体10に対してこのような配置されるものでは、クリーニング動作中にはブレード31は厚み側に圧縮されるように変形する。そのため、ブレード31が伸びる側に変形するように配置されるものに比べて、ブレード31と感光体10の接触幅を狭くすることができ、面圧を高くすることができ、さらにクリーニング性を向上させることができる。
また、感光体10の表面上における上記当接辺が当接する当接部分Pの法線Nよりも感光体表面移動方向下流側で装置本体33に支持されたブレードホルダ32のホルダ本体部32Bにより、ホルダヘッド32Aを介してブレード31を保持する構成となっている。このようなクリーニング装置によれば、上述したように、従来のカウンタ方式のクリーニング装置の場合と同程度の当接圧を維持しつつも当接幅を短くできるので、感光体10及びブレード31の摩耗を抑制できる。また、ブレード31のバタツキも生じにくい。
また、ブレード31により加えられる感光体表面上における当接部分Pの法線方向の押しつけ力を高める付勢手段としてのスプリング36を備えている。これにより、感光体10の偏心等により枠体33と感光体10の表面との距離関係が変化しても、その変化に応じてブレードホルダ32が変位可能となるので、枠体33と感光体10の表面との距離関係に高い精度が要求されないし、感光体10に対するブレード31の組み付け精度も高い精度が要求されない。
また、複数のスプリング36を設け、感光体表面上における当接部分Pの法線方向の押しつけ力を高めることにより、クリーニング性を向上させることができる。
また、本実施形態では、図1に示すようにブレード31が表面移動部材と当接する先端稜線部の形状は、上流側面31aと下流側面31bがなす角度を90[°]としているが、この限りではなく、ブレード先端部の形状を以下のものとしても良い。例えば、図13に示すように、ブレード31は、その上流側面を、下流側面31bとの隣接部分である第一上流側面31cと、この第一上流側面31cから、感光体10の表面移動時に当接辺が感光体表面から受ける力の方向(ブレードホルダ32の鉛直部32Bが延びる方向とほぼ同じ方向)及びブレード31の長尺方向の両方に対して直交する方向(ブレードホルダ32の水平部32Aが延びる方向とほぼ同じ方向)と略平行な方向に延在する第二上流側面31dとで構成している。そして、上流側面における少なくとも下流側面31bとの隣接部分(第一上流側面31c)に対応した裏面部分と、下流側面31bにおける少なくとも上流側面との隣接部分に対応した裏面部分とのなす角度が鈍角である。このような構成により、上述したとおり、ブレード31の摩耗を更に効果的に抑制することができる。
なお、上述した実施形態においては、感光体用のクリーニング装置30を例に挙げて説明したが、本発明は、本実施形態のプリンタ100だけでなく、あらゆる画像形成装置における表面移動部材用のクリーニング装置として利用可能である。したがって、例えば、一つの感光体と複数(例えば4色)の現像装置とを有し、各現像装置を順次回転させることで各色のトナー像を感光体に作像し、そのトナー像を最終的に転写紙へ転写して画像形成を行う画像形成装置にも適用できるし、モノクロ用の画像形成装置にも適用できる。また、プリンタに限らず、複写機、ファクシミリあるいは複数の機能を有する複合機などのクリーニング装置として利用可能である。なお、画像形成装置は、電子写真方式でもインクジェット方式でも他の方式でも、要は、表面に付着した付着物を除去することが必要となる表面移動部材を備えた画像形成装置であれば、その表面移動部材用のクリーニング装置として適用可能である。また、除去する付着物が、トナー、紙紛、金属粉等のあらゆる粉体のほか、現像液などの液体であっても、本発明は同様に適用できる。
また、本発明は、感光体用のクリーニング装置だけでなく、感光体以外の表面移動部材、例えば中間転写ベルト162の表面に付着した転写残トナー等の付着物を除去するためのクリーニング装置にも適用できる。また、感光体や中間転写ベルトのような像担持体に限らず、表面に記録材を担持してこれを搬送する記録材搬送部材の表面に付着したトナーや紙粉などの付着物を除去するためのクリーニング装置にも適用できる。そのほか、本発明は、表面に付着した付着物を除去することが必要となるあらゆる表面移動部材用のクリーニング装置に適用できる。もちろん、その表面移動部材は、ドラム状のものであってもベルト状のものであってもよく、表面が移動する部材であればどのようなものであってもよい。ただし、ベルト状表面移動部材用のクリーニング装置の場合、そのベルトを支持する支持ローラとブレードとの間にベルトを挟み込むようにクリーニング装置を配置するのが一般的であるが、ベルト内周面側に平板部材等のバックアップ部材を配置し、そのバックアップ部材とブレードとの間にベルトを挟み込むようにクリーニング装置を配置するようにしてもよい。また、本実施形態のようにクリーニング対象が感光体10の場合、その感光体は、有機感光体でも、非晶質シリコーン系感光体でも、有機感光体表面に架橋構造を有するバインダー樹脂からなる保護層が設けられた感光体でもよく、あらゆる感光体に対するクリーニング装置として本発明は適用可能である。クリーニング対象が中間転写ベルト162の場合、その中間転写ベルトは、耐熱性・伸縮性を考慮したポリイミド系の中間転写ベルトでも、ポリエチレン系材料を用いた中間転写ベルトでも、フッ素系・ゴム系の中間転写ベルトでも、よく、あらゆる中間転写ベルトに対するクリーニング装置として本発明は適用可能である。
なお、ここで説明した様々な応用例においては、上記実施形態で説明した感光体用のクリーニング装置30の構成をほとんどそのまま利用でき又はその応用例に応じて適宜修正したものを利用できる。
実施形態に係るプリンタのクリーニング装置の主要部を感光体回転軸方向から見たときの説明図。 同プリンタを示す概略構成図。 同プリンタに設けられるプロセスカートリッジを示す概略構成図。 同クリーニング装置の主要部を示す斜視図。 同クリーニング装置に設けられるブレードの押しつけ力の測定装置を示す説明図。 (a)及び(b)はトナーの形状を模式的に表した図。 (a)は従来のトレーリング方式のクリーニング装置を示す説明図。(b)は従来のカウンタ方式のクリーニング装置を示す説明図。 変形例1におけるクリーニング装置の主要部を感光体回転軸方向から見たときの説明図。 変形例1におけるクリーニング装置の主要部を示す斜視図。 変形例2におけるクリーニング装置の主要部を感光体回転軸方向から見たときの説明図。 変形例2におけるクリーニング装置の主要部を示す斜視図。 比較構成Bにおけるクリーニング装置の主要部を感光体回転軸方向から見たときの説明図。 ブレード先端部の形状を鈍角としたクリーニング装置の主要部を感光体回転軸方向から見たときの説明図。
符号の説明
10Y,10C,10M,10Bk 感光体
30 クリーニング装置
31 ブレード
31a 上流側面
31b 下流側面
31c 第一上流側面
31d 第二上流側面
32 ブレードホルダ
32A ホルダヘッド
32B ホルダ本体部
33 枠体
34 支軸
35 軸受部
36 スプリング
37 調整ネジ
38 ヘッド回転軸
40 帯電装置
50 現像装置
120 画像形成部
121Y,121C,121M,121Bk プロセスカートリッジ
130 給紙部
140 露光装置
160 二次転写装置
162 中間転写ベルト
165 二次転写ローラ
200 測定装置
201 ロードセル
202 セル台
203 治具
204 センサ用コンディショナ
231 クリーニングブレード
232 ブレードホルダ

Claims (15)

  1. 表面移動部材の表面移動方向に対して直交する方向に長尺な弾性部材におけるその長尺方向に延びる一辺を該表面移動部材の表面に押しつけて、該表面移動部材の表面上の付着物を除去するクリーニング装置において、
    上記弾性部材を装置本体に保持する保持手段は、上記弾性部材を保持する弾性体保持部材と、該弾性体保持部材の長尺方向の両端部が互いに反対方向に揺動可能に軸支すると共に、自らは該表面移動部材の表面移動方向に対して直交する方向の軸により装置本体に回動可能に軸支される本体支持部材とを備えたことを特徴とするクリーニング装置。
  2. 請求項1のクリーニング装置において、上記弾性体保持部材は、上記弾性部材を略自由長の無い状態で保持して該弾性部材の反り規制することを特徴とするクリーニング装置。
  3. 請求項2のクリーニング装置において、上記弾性部材は上記一辺を境に隣接する2つの面のうちの、上記表面移動部材の表面移動方向上流側に位置する上流側面の方が、該表面移動部材の表面移動方向下流側に位置する下流側面よりも、該一辺に対して直交する方向の長さが長いものであり、該一辺に対して直交する方向に該上流側面が伸びて該上流側面の対向面が縮むような該弾性部材の反りを規制する該弾性体保持部材を、該弾性部材における上流側面の対向面に取り付けたことを特徴とするクリーニング装置。
  4. 請求項3のクリーニング装置において、上記本体支持部材は、上記表面移動部材の表面上における上記一辺が当接する当接部分の法線よりも該表面移動部材の表面移動方向下流側で装置本体に支持されることを特徴とするクリーニング装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のクリーニング装置において、上記弾性部材により加えられる上記表面移動部材の表面上における上記当接部分の法線方向の押しつけ力を高める付勢手段を有することを特徴とするクリーニング装置。
  6. 請求項5のクリーニング装置において、上記付勢手段を上記弾性部材の長尺方向に複数有することを特徴とするクリーニング装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のクリーニング装置において、上記弾性部材は、上記上流側面における少なくとも上記下流側面との隣接部分に対応した裏面部分と、該下流側面における少なくとも該上流側面との隣接部分に対応した裏面部分とのなす角度が鈍角であることを特徴とするクリーニング装置。
  8. 表面移動部材である像担持体上に形成した画像を最終的に記録材に転移させる画像形成装置において、
    上記像担持体上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング手段として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクリーニング装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項8の画像形成装置において、
    上記像担持体と上記クリーニング装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に設けられるプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
  10. 表面移動部材である記録材搬送部材の表面に担持された記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
    上記記録材搬送部材上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング手段として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクリーニング装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
  11. 請求項10の画像形成装置において、
    上記記録材搬送部材と上記クリーニング装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に設けられるプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
  12. 請求項8乃至11のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    上記画像を構成するトナーとして、体積平均粒径が3[μm]以上7[μm]以下であること、平均円形度が0.940以上0.998以下であること、形状係数SF−1及びSF−2がそれぞれ100以上160以下であることのいずれか1つを満たすトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
  13. 請求項8乃至11のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    上記画像を構成するトナーとして、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤及び離型材を含むトナー組成物を有機溶媒に溶解及び/又は分散させて有機溶媒組成物を作成し、樹脂微粒子が存在する水系媒体に該有機溶媒組成物を分散させ、架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
  14. 表面移動部材である像担持体上に形成した画像を最終的に記録材に転移させる画像形成装置の本体に着脱自在に構成され、該像担持体と該像担持体上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング手段とを一体に支持したプロセスカートリッジにおいて、
    上記クリーニング手段として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクリーニング装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  15. 表面移動部材である記録材搬送部材の表面に担持された記録材上に画像を形成する画像形成装置の本体に着脱自在に構成され、該記録材搬送部材と該記録材搬送部材上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング手段とを一体に支持したプロセスカートリッジにおいて、
    上記クリーニング手段として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクリーニング装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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