JP2004191708A

JP2004191708A - Cleaning blade and image forming apparatus using the same

Info

Publication number: JP2004191708A
Application number: JP2002360433A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takayama; 拓高山
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-12
Also published as: JP4380149B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning blade of high reliability and high performance maintainability constituted so that defective cleaning due to the chipping of a blade is prevented by increasing the tearing strength of the part coming into contact with a member to be cleaned of a cleaning blade more than the conventional one, and to provide an image forming apparatus using the cleaning blade. <P>SOLUTION: As for the cleaning blade including a rubber elastic body, the tearing strength of the part coming in contact with the member to be cleaned of the cleaning blade is ≥ 931N/cm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンター、ファクシミリ、これらの複合ＯＡ機器等の電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置におけるクリーニング部材に関する。より詳しくは、感光体や誘電体等表面に当接して、紙等の転写材に転写されなかった残トナーなどを清掃除去するクリーニング部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真プロセスにおいては、感光体に帯電、像露光、現像、転写、転写残トナーのクリーニングの各工程からなるサイクルを繰り返し行なっている。前記転写残トナーのクリーニング方法としては、ゴム材からなるクリーニングブレードを感光体表面に当接させる方法が一般的である。特に、耐摩耗性等の機械的強度が優れていることから、ウレタンゴムが好ましく用いられている。
【０００３】
このようなブレードクリーニング方法においては、感光ドラム表面に残留するトナーの除去が往々にして不十分であり、感光体への帯電不良からくる濃度ムラやかぶりなどの画質欠陥を生じる。又、十分にクリーニングしようとする場合はクリーニングブレードを大きな圧力で感光体に押し付ける必要があり、その結果、摩擦抵抗が大きくなり、ブレードのめくれや、チャタリングによる異音が発生する。又、クリーニングブレードと感光体等との摩擦帯電による静電気力が排除すべきトナーを引き付け、クリーニング不良を起こす場合もある。更に、紙粉などの異物が感光体等とクリーニングブレードとの接触部に突入したり、感光体上に微小突起が存在する場合、クリーニングブレードの感光体等に当接したエッジ部の微小領域に過度の引き裂き応力が発生して、所謂ブレード欠けが発生し、筋状の画質欠陥を生じる。
【０００４】
このようなブレードのめくれや、チャタリングによる異音を改善する目的で、ブレードにフッソ系化合物を添加し、摩擦係数を低くする方法（例えば、特許文献１、２参照）が提案されているが、ゴム弾性が低下し、ブレード欠けなどが発生し、かえってクリーニング不良が多発することがある。又、ブレード欠けを改善する目的で、特定のポリオールとポリイソシアネートとの反応により得られたポリウレタン（例えば、特許文献３参照）や、ポリウレタンとポリアミドとのポリマーブレンド（例えば、特許文献４参照）が提案されているが、十分ではない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２８７４８３号公報
【特許文献２】
特開平３−１０７９８３号公報
【特許文献３】
特開昭６２−２８８８８０号公報
【特許文献４】
特開平６−１１８８５８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の問題点を解決することを課題とする。すなわち、本発明は、クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の引き裂き強度を従来よりも大きくすることにより、ブレード欠けによるクリーニング不良を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードおよびこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
また、クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分に、カーボンナノチューブを配合することにより、ブレード欠けやブレードめくれによるクリーニング不良や、異音の発生を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードおよびこれを用いた画像形成装置を提供すること課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞ゴム弾性体を含むクリーニングブレードにおいて、該クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の、引き裂き強度が９３１Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とするクリーニングブレードである。
【０００８】
＜２＞ゴム弾性体を含むクリーニングブレードにおいて、該クリーニングブレードの少なくとも被クリーニング部材に当接する部分が、カーボンナノチューブを含むことを特徴とするクリーニングブレードである。
【０００９】
＜３＞前記クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の動摩擦係数が、０．２〜０．８の範囲内であることを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載のクリーニングブレードである。
【００１０】
＜４＞被クリーニング体と、該被クリーニング体表面をクリーニングするクリーニングブレードを含む画像形成装置において、
前記クリーニングブレードが＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載のクリーニングブレードであることを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、第１の本発明、第２の本発明、第１および第２の本発明に共通する事項に分けて順に説明する。
【００１２】
（第１の本発明）
第１の本発明は、ゴム弾性体を含むクリーニングブレードにおいて、該クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の、引き裂き強度が９３１Ｎ／ｃｍ（９５ｋｇｆ／ｃｍ）以上であることを特徴とする。なお、引き裂き強度は、９６１Ｎ／ｃｍ（９８ｋｇｆ／ｃｍ）以上であることが好ましく、１０２９Ｎ／ｃｍ（１０５ｋｇｆ／ｃｍ）以上であることがより好ましい。
【００１３】
従来のクリーニングブレードでは、その被クリーニング部材に当接する部分の引き裂き強度が、一般的に大きくても６８７Ｎ／ｃｍ（７０ｋｇｆ／ｃｍ）程度であった。また、クリーニングブレードの弾性等、他の特性を犠牲にして引き裂き強度を更に高めたものでも８８３Ｎ／ｃｍ（９０ｋｇｆ／ｃｍ）程度が限界であった。このため、ブレード欠けによるクリーニング不良が発生し、信頼性や性能維持性に劣る場合があった。
しかしながら、第１の本発明によれば、引き裂き強度を上記したような範囲とすることにより、ブレード欠けによるクリーニング不良の発生を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードを提供することができる。
なお、このようなクリーニングブレードは、少なくともゴム弾性体を含むものであればその構成は特に限定されないが、例えば、後述するようなカーボンナノチューブを当接部に含むもの等を好適に用いることができる。
【００１４】
また、クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の動摩擦係数は、０．２〜０．８の間であることが好ましい。動摩擦係数が０．２未満の場合には、クリーニング不良が発生する場合があり、０．８を超える場合にはブレードめくれや異音が発生する場合がある。
【００１５】
（第２の本発明）
第２の本発明は、ゴム弾性体を含むクリーニングブレードにおいて、該クリーニングブレードの少なくとも被クリーニング部材に当接する部分が、カーボンナノチューブを含むことを特徴とする。
カーボンナノチューブは、クリーニングブレードの少なくとも被クリーニング部材に当接する部分に含まれることにより、この当接部を補強する効果を発揮するために、引き裂き強度を向上させることができ、９３１Ｎ／ｃｍ（９５ｋｇｆ／ｃｍ）以上とすることも容易である。このため、ブレード欠けによるクリーニング不良の発生を防止することができる。
【００１６】
また、カーボンナノチューブは自己潤滑性を有するために、当接部の摩擦抵抗をより小さくすることができるため、ブレードめくれによるクリーニング不良や、異音の発生を防止しすることができる。なお、当接部の動摩擦係数も、第１の本発明と同様に、０．２〜０．８の範囲内とすることが好ましい。
従って、第２の本発明によれば、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードを提供することができる。
【００１７】
カーボンナノチューブとしては、特に限定されず公知のカーボンナノチューブを用いることができる。例えば、グラファイトの１層（グラフェンシート）を丸めて円筒状のチューブ（以下、「円筒状チューブ」と略す）にした単層状のシングルウォールカーボンナノチューブ、円筒状チューブが２層状のダブルウォールカーボンナノチューブ、円筒状チューブが多層状のマルチウォールカーボンナノチューブ、フラーレンを内包したシングルウォールカーボンナノチューブであるピーポッドなどが挙げられる。
【００１８】
カーボンナノチューブの形状、すなわち、直径および長さは、公知のカーボンナノチューブ作製法で得られるものであれば特に限定されないが、例えば、直径は、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、長さは、１０ｎｍ〜１ｍｍの範囲内のものを用いることができ、直径が２〜５０ｎｍの範囲内、および長さが３０ｎｍ〜１ｍｍの範囲内のものが好ましく用いられる。
また、カーボンナノチューブの物性は特に限定されないが、当接部の静電気力の発生によるクリーニング不良の発生を防止するためには導電性が高いことが好ましい。
【００１９】
カーボンナノチューブの製法は特に限定されず、アーク放電法、レーザー蒸着法、化学気相成長法等、公知のカーボンナノチューブの製法により作製されるものであれば如何なるものを用いてもよい。しかしながら、価格、品質、供給安定性等の実用面において利用に耐えうるものである製法により作製されるものであることが好ましい。
【００２０】
カーボンナノチューブは、クリーニングブレードの少なくとも被クリーニング部材に当接する部分に含まれていればよいが、この当接部にカーボンナノチューブを配する方法としては、当接部表面にコーティングする方法や、当接部に分散させる方法、あるいは両者を組み合わせて用いる方法等が挙げられる。
【００２１】
当接部表面にカーボンナノチューブをコーティングする方法としては、クリーニングブレードの基材を構成する材料、または、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレンブタジエン共重合樹脂、スチレンマレイン酸共重合樹脂ないしこれらの物質２種以上の複合体を結着剤とし、この結着剤にカーボンナノチューブを分散させた塗布液を、クリーニングブレード基材の当接部にコーティングする方法が挙げられる。
【００２２】
なお、カーボンナノチューブを含むコーティング膜の厚みは特に限定されないが、長期間に渡って、安定したクリーニング特性を維持し続けるためには、３μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましい。なお、厚みの上限は特に限定されないが、実用上は５００μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
また、当接部にカーボンナノチューブを分散させる方法としては、クリーニングブレードの基材を構成する材料にカーボンナノチューブを分散させたものを遠心成形、押し出し成形、型成形し短冊状に加工する方法が挙げられる。
【００２４】
当接部に、カーボンナノチューブを含むコーティング膜を形成する場合や、当接部にカーボンナノチューブを分散させる場合において、カーボンナノチューブの含有量は特に限定されないが、０．５〜４０重量％の範囲内であることが好ましく、１．０〜３０重量％の範囲内であることがより好ましい。
カーボンナノチューブの含有量が、０．５重量％未満の場合には、当接部の引き裂き強度が十分に得られなかったり、摩擦抵抗が大きくなったりすることにより、ブレード欠けやブレードめくれによるクリーニング不良や、異音が発生する場合がある。また、４０重量％を超える場合には、当接部の弾性が低下することにより、被クリーニング部材表面に対して柔軟に変形しながら接触することができなくなるため、クリーニング不良が発生する場合がある。
【００２５】
（第１および第２の本発明に共通する事項）
次に、第１および第２の本発明に共通する事項について説明する。
−基材−
クリーニングブレードの基材を構成する材料としては、公知のゴム弾性体を用いることができ、必要に応じてその他の材料を添加してもよい。ゴム弾性体としては、特に限定されないが、ゴムウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリルゴム、ブタジエン系ゴム、スチレン系ゴムあるいはこれらの複合材を用いることができる。また、基材の形状としては板状が好適に用いられ、遠心成形、押し出し成形、型成形等を利用して形成することができる。
【００２６】
−画像形成装置−
次に、本発明のクリーニングブレードを用いた画像形成装置について説明する。本発明のクリーニングブレードを用いた画像形成装置は、その構成が、被クリーニング体と、該被クリーニング体表面をクリーニングする本発明のクリーニングブレードを含むものであれば特に限定されない。
なお、被クリーニング体としては、例えば、感光体ドラムや帯電ロール等、画像形成に際してその表面が時間の経過に伴い汚れが蓄積することにより画質の低下等、画像形成に支障が発生する部材であれば特に限定されない。
【００２７】
以下に、本発明のクリーニングブレードを用いた画像形成装置の具体例について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明のクリーニングブレードを用いた画像形成装置の一例について示した模式断面図であり、具体的には、円筒状の感光体ドラム（被クリーニング体）と、その周囲に配置されたクリーニング装置について示したものである。
図１中、１は感光体（被クリーニング体）、２はクリーニング装置、２ａはフィルムシール、２ｂは排トナー回収オーガー、３はクリーニングブレード、３ｂはエッジ（クリーニングブレード３の感光体２に当接する部分）を表す。
【００２８】
クリーニング装置２は、矢印Ｒ方向に回転可能な感光体２に近接して配置されている。クリーニング装置２の感光体２側に設けられた開口部の一端には感光体２の回転方向に逆らうように（図１中の矢印Ｒと向き合うように）クリーニングブレード３が設けてある。また、クリーニングブレード３の先端部分であるエッジ３ｂは、感光体２表面の接線方向と平行となるように感光体２表面に当接している。開口部のもう一端にはフィルムシール２ａが設けられている。（なお、開口部のクリーニングブレード３が設けられた側に対して、フィルムシール２ａが設けられた側は重力方向を意味し「下側（下部）」と称す）。また、クリーニング装置２内部には、開口部の反対側の下部には排トナー回収オーガー２ｂが設けられている。
【００２９】
クリーニングブレード３による感光体２表面のクリーニングは、感光体２が矢印Ｒ方向に回転した際に、感光体２と転写材との転写部位（不図示）において転写材に転移せず、感光体２表面に残留したトナーが、感光体２の回転にともなってクリーニングブレード３の位置に到達した際にエッジ３ｂにより掻き落されることにより行われる。掻き落されたトナーは、フィルムシール２ａを伝ってクリーニング装置２内に設けられた排トナー回収オーガー２ｂに回収される。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例において評価した引き裂き強度、動摩擦係数、および、各種クリーニング性の評価は以下のように行った。
【００３１】
−引き裂き強度の測定−
引き裂き強度の具体的な測定方法は、ＪＩＳＫ６２５２（２０００年度版）加硫ゴムの引き裂き強度試験方法に準ずるものであり、より詳しい条件としては、ＪＩＳＫ６２５２（２０００年度版）加硫ゴムの引き裂き試験方法に記載された形状のゴム試験片を、２３℃の環境下に１時間以上放置し、定められた治具により、一定の速度で引っ張り、試験片が引き裂かれるまでの最大荷重を測定し、下式（１）に示す計算式に基き、引き裂き強度Ｔｒを算出する方法を適用して求めた。
・式（１）Ｔｒ＝Ｆ／ｔ
但し、式（１）において、Ｔｒは引き裂き強度（Ｎ／ｃｍ）を表し、Ｆは最大荷重（Ｎ）を表し、ｔは試験片の試験部分の厚さ（ｃｍ）を表す。
【００３２】
−動摩擦係数の測定−
クリーニングブレードと感光体との間の動摩擦係数は、ＨＥＩＤＯＮ社製の表面性試験装置を用いて測定した。
【００３３】
−各種クリーニング性の評価−
各種クリーニング性の評価は、板厚１．５ｍｍのウレタンゴムを基材としたクリーニングブレードを、画像形成装置（Ａｂｌｅ３２２１：富士ゼロックス社製）に、感光体ドラムに対する当接角を２０度、押圧をブレード１ｃｍ当り５０ｇ重になるように装着して実施した。また、クリーニング性評価の詳細としては、連続画像形成の初期および２万枚形成後について、ブレードめくれ、異音、ブレード欠けによる画質欠陥、及び、ブレードをくぐり抜けてきた残留トナーの有無について評価した。
【００３４】
＜実施例１＞
富士ゼロックス社製Ａｂｌｅ３２２１に装着可能な板厚１．５ｍｍのウレタンゴムからなるクリーニングブレードの感光体との当接部に、下記コーティング組成物を浸漬コーティングした後、加熱乾燥させ、これら組成物からなる膜（膜厚３μｍ）を当接部近傍に形成したクリーニングブレードＡを得た。
【００３５】
−コーティング組成物−
・ポリウレタン樹脂（日本ポリウレタン社製ニッポラン３１１３）：１００重量部
・イソシアネート架橋剤（日本ポリウレタン社製コロネートＬ）：２重量部
・マルチウォールカーボンナノチューブ（本荘ケミカル社製）：１重量部
・酢酸エチル：５０重量部
【００３６】
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は９６１Ｎ／ｃｍ（９８Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．８であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００３７】
＜実施例２＞
実施例１で用いたコーティング組成物の内、マルチウォールカーボンナノチューブに替えて、シングルウォールカーボンナノチューブを用いた以外は実施例１と同様にして、クリーニングブレードＢを得た。
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は１０３０Ｎ／ｃｍ（１０５Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．７であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００３８】
＜実施例３＞
実施例１で用いたコーティング組成物の内、マルチウォールカーボンナノチューブの配合量を、１重量部から５重量部に変更した以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードＣを得た。
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は１０６９Ｎ／ｃｍ（１０９Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．４であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００３９】
＜実施例４＞
実施例１で用いたコーティング組成物の内、マルチウォールカーボンナノチューブの配合量を、１重量部から８重量部に変更した以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードＤを得た。
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は１０９８Ｎ／ｃｍ（１１２Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．２であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００４０】
＜比較例１＞
実施例１で用いたコーティング処理前の板厚１．５ｍｍのウレタンゴムからなるクリーニングブレードを比較例１のクリーニングブレード（クリーニングブレードＥ）とした。このクリーニングブレードＥの感光体との当接面の引き裂き強度は８１４Ｎ／ｃｍ（８３Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は１．１であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００４１】
＜比較例２＞
実施例１で用いたコーティング組成物の内、マルチウォールカーボンナノチューブ：１重量部に替えて、ポリテトラフルオロエチレン（三井・デュポンフロロケミカル社製ＴＬＰ−１０Ｆ）：３重量部を用いた以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードＦを得た。
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は７３５Ｎ／ｃｍ（７５Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．３以下であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００４２】
＜比較例３＞
実施例１で用いたコーティング組成物の内、マルチウォールカーボンナノチューブ：１重量部に替えて、ポリテトラフルオロエチレン（三井・デュポンフロロケミカル社製ＴＬＰ−１０Ｆ）：５重量部を用いた以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードＧを得た。
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は６５７Ｎ／ｃｍ（６７Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．１以下であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したように、第１の本発明によれば、クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の引き裂き強度を従来よりも大きくすることにより、ブレード欠けによるクリーニング不良を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードおよびこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
また、第２の本発明によれば、クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分に、カーボンナノチューブを配合することにより、ブレード欠けやブレードめくれによるクリーニング不良や、異音の発生を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードおよびこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーニングブレードを用いた画像形成装置の一例について示した模式断面図である。
【符号の説明】
１感光体（被クリーニング体）
２クリーニング装置
２ａフィルムシール
２ｂ排トナー回収オーガー
３クリーニングブレード
３ｂエッジ（クリーニングブレード３の感光体２に当接する部分）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning member in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, or a composite OA apparatus thereof, or an electrostatic recording apparatus. More specifically, the present invention relates to a cleaning member that contacts a surface of a photoconductor, a dielectric, or the like to clean and remove residual toner that is not transferred to a transfer material such as paper.
[0002]
[Prior art]
In general, in an electrophotographic process, a cycle including steps of charging a photosensitive member, exposing an image, developing, transferring, and cleaning residual toner is repeatedly performed. As a method of cleaning the transfer residual toner, a method of bringing a cleaning blade made of a rubber material into contact with the surface of the photoconductor is generally used. Particularly, urethane rubber is preferably used because of its excellent mechanical strength such as abrasion resistance.
[0003]
In such a blade cleaning method, removal of toner remaining on the surface of the photosensitive drum is often insufficient, and image quality defects such as density unevenness and fogging resulting from poor charging of the photosensitive member occur. In addition, in order to sufficiently clean the cleaning blade, it is necessary to press the cleaning blade against the photoreceptor with a large pressure. As a result, the frictional resistance is increased, and the blade is turned up and noise due to chattering is generated. Also, electrostatic force due to frictional charging between the cleaning blade and the photoconductor attracts toner to be removed, and may cause cleaning failure. Furthermore, if foreign matter such as paper dust enters the contact portion between the photoconductor and the cleaning blade and the microprojection exists on the photoconductor, the cleaning blade may have a small area at the edge portion in contact with the photoconductor and the like. Excessive tearing stress occurs, causing so-called blade chipping, resulting in streak-like image quality defects.
[0004]
For the purpose of improving the turning of the blade and the abnormal noise due to chattering, a method of adding a fluorine compound to the blade to lower the friction coefficient has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2). The rubber elasticity may be reduced, the blade may be chipped, or the like, and cleaning failure may frequently occur. For the purpose of improving the chipping of the blade, a polyurethane obtained by reacting a specific polyol with a polyisocyanate (for example, see Patent Document 3) or a polymer blend of polyurethane and polyamide (for example, see Patent Document 4) is used. Proposed, but not enough.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2-287483 [Patent Document 2]
JP-A-3-107983 [Patent Document 3]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-288880 [Patent Document 4]
JP-A-6-118858 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above problems. That is, the present invention prevents the cleaning failure due to the chipping of the blade by increasing the tear strength of the portion of the cleaning blade that abuts on the member to be cleaned, as compared with the related art, and provides a cleaning blade with high reliability and performance maintenance. It is an object to provide an image forming apparatus using the same.
In addition, by mixing carbon nanotubes in the portion of the cleaning blade that comes into contact with the member to be cleaned, cleaning defects due to blade chipping or blade turning and occurrence of abnormal noise are prevented, and the cleaning blade has high reliability and performance maintenance performance. And an image forming apparatus using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention
<1> A cleaning blade comprising a rubber elastic body, wherein a tearing strength of a portion of the cleaning blade in contact with a member to be cleaned is 931 N / cm or more.
[0008]
<2> A cleaning blade including a rubber elastic body, wherein at least a portion of the cleaning blade that contacts the member to be cleaned contains carbon nanotubes.
[0009]
<3> The cleaning blade according to <1> or <2>, wherein a dynamic friction coefficient of a portion of the cleaning blade that contacts the member to be cleaned is in a range of 0.2 to 0.8. .
[0010]
<4> In an image forming apparatus including a body to be cleaned and a cleaning blade for cleaning the surface of the body to be cleaned,
An image forming apparatus, wherein the cleaning blade is the cleaning blade according to any one of <1> to <3>.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in order by dividing it into matters common to the first invention, the second invention, and the first and second inventions.
[0012]
(First invention)
According to a first aspect of the present invention, in a cleaning blade including a rubber elastic body, a portion of the cleaning blade in contact with a member to be cleaned has a tear strength of 931 N / cm (95 kgf / cm) or more. Note that the tear strength is preferably 961 N / cm (98 kgf / cm) or more, and more preferably 1029 N / cm (105 kgf / cm) or more.
[0013]
In a conventional cleaning blade, the tear strength of a portion that contacts the member to be cleaned is generally about 687 N / cm (70 kgf / cm) at most. Further, even if the tear strength is further increased at the expense of other characteristics such as the elasticity of the cleaning blade, the limit is about 883 N / cm (90 kgf / cm). For this reason, defective cleaning may occur due to chipping of the blade, and reliability and performance maintenance may be poor.
However, according to the first aspect of the present invention, by setting the tear strength to the above range, it is possible to prevent the occurrence of cleaning failure due to chipping of the blade and to provide a cleaning blade having high reliability and high performance maintenance. it can.
The configuration of the cleaning blade is not particularly limited as long as the cleaning blade includes at least a rubber elastic body. For example, a cleaning blade including a carbon nanotube as described below in a contact portion can be suitably used. .
[0014]
The coefficient of kinetic friction of the portion of the cleaning blade that contacts the member to be cleaned is preferably between 0.2 and 0.8. When the dynamic friction coefficient is less than 0.2, cleaning failure may occur, and when it exceeds 0.8, blade turning and abnormal noise may occur.
[0015]
(Second present invention)
According to a second aspect of the present invention, in a cleaning blade including a rubber elastic body, at least a portion of the cleaning blade in contact with a member to be cleaned includes a carbon nanotube.
Since the carbon nanotube is included in at least a portion of the cleaning blade that abuts on the member to be cleaned, the carbon nanotube has an effect of reinforcing the abutting portion, so that the tear strength can be improved, and 931 N / cm (95 kgf / cm) or more. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of the cleaning failure due to the chipping of the blade.
[0016]
In addition, since the carbon nanotube has self-lubricating properties, the frictional resistance at the contact portion can be further reduced. Therefore, it is possible to prevent poor cleaning due to turning over of the blade and generation of abnormal noise. In addition, it is preferable that the dynamic friction coefficient of the contact portion be in the range of 0.2 to 0.8, as in the first embodiment of the present invention.
Therefore, according to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a cleaning blade having high reliability and high performance maintenance.
[0017]
The carbon nanotube is not particularly limited, and a known carbon nanotube can be used. For example, a single-walled single-walled carbon nanotube in which one layer of graphite (graphene sheet) is rolled into a cylindrical tube (hereinafter, abbreviated as “cylindrical tube”), a double-walled carbon nanotube in which the cylindrical tube has a two-layered shape, Examples include a multi-walled carbon nanotube in which the cylindrical tube is a multilayer, and a peapod which is a single-walled carbon nanotube containing fullerene.
[0018]
The shape of the carbon nanotube, that is, the diameter and the length are not particularly limited as long as they can be obtained by a known method for producing a carbon nanotube. For example, the diameter is in the range of 1 nm to 500 nm, and the length is 10 nm to 1 mm. Can be used, and those having a diameter in the range of 2 to 50 nm and a length in the range of 30 nm to 1 mm are preferably used.
Although the physical properties of the carbon nanotube are not particularly limited, it is preferable that the carbon nanotube has high conductivity in order to prevent the occurrence of cleaning failure due to the generation of electrostatic force at the contact portion.
[0019]
The method for producing carbon nanotubes is not particularly limited, and any method may be used as long as it is produced by a known method for producing carbon nanotubes, such as an arc discharge method, a laser deposition method, or a chemical vapor deposition method. However, it is preferable that it be manufactured by a manufacturing method that can withstand use in practical aspects such as price, quality, and supply stability.
[0020]
The carbon nanotube may be included in at least a portion of the cleaning blade in contact with the member to be cleaned. As a method of disposing the carbon nanotube in the contact portion, a method of coating the surface of the contact portion, a method of coating the contact portion, or the like. And a method in which both are used in combination.
[0021]
As a method for coating the carbon nanotube on the surface of the contact portion, a material constituting a base material of the cleaning blade, or a polyamide resin, an acrylic resin, a vinyl chloride resin, a vinyl acetate resin, a phenol resin, a polyester resin, a polyurethane resin, and styrene A butadiene copolymer resin, a styrene-maleic acid copolymer resin, or a composite of two or more of these substances is used as a binder, and a coating liquid in which carbon nanotubes are dispersed in the binder is applied to a contact portion of a cleaning blade substrate. Coating method.
[0022]
The thickness of the coating film containing the carbon nanotubes is not particularly limited, but is preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, in order to maintain stable cleaning characteristics over a long period of time. . The upper limit of the thickness is not particularly limited, but is preferably 500 μm or less in practical use.
[0023]
Further, as a method of dispersing the carbon nanotubes in the contact portion, a method in which carbon nanotubes are dispersed in a material constituting a base material of a cleaning blade, which is formed into a strip by centrifugal molding, extrusion molding, die molding, or the like, may be mentioned. Can be
[0024]
In the case where a coating film containing carbon nanotubes is formed in the contact portion or in the case where the carbon nanotubes are dispersed in the contact portion, the content of the carbon nanotube is not particularly limited, but is in the range of 0.5 to 40% by weight. And more preferably within the range of 1.0 to 30% by weight.
When the content of the carbon nanotube is less than 0.5% by weight, the tearing strength of the contact portion is not sufficiently obtained, and the frictional resistance is increased. In addition, abnormal noise may occur. On the other hand, if the content exceeds 40% by weight, the elasticity of the abutting portion is reduced, so that it becomes impossible to contact the surface of the member to be cleaned while deforming flexibly. .
[0025]
(Matters Common to the First and Second Inventions)
Next, matters common to the first and second aspects of the present invention will be described.
-Substrate-
As a material constituting the base material of the cleaning blade, a known rubber elastic body can be used, and other materials may be added as necessary. The rubber elastic body is not particularly limited, but rubber urethane rubber, silicone rubber, acrylic rubber, acrylonitrile rubber, butadiene rubber, styrene rubber, or a composite material thereof can be used. The base material is preferably in the form of a plate, and can be formed using centrifugal molding, extrusion molding, molding, or the like.
[0026]
-Image forming apparatus-
Next, an image forming apparatus using the cleaning blade of the present invention will be described. The configuration of the image forming apparatus using the cleaning blade of the present invention is not particularly limited as long as the configuration includes an object to be cleaned and the cleaning blade of the present invention for cleaning the surface of the object to be cleaned.
The member to be cleaned is, for example, a member such as a photoreceptor drum or a charging roll, which has a problem in image formation, such as deterioration of image quality due to accumulation of dirt on the surface thereof over time during image formation. It is not particularly limited.
[0027]
Hereinafter, a specific example of an image forming apparatus using the cleaning blade of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an image forming apparatus using the cleaning blade of the present invention. Specifically, a cylindrical photosensitive drum (subject to be cleaned) and a peripheral portion thereof are arranged. It is a drawing showing a cleaning device.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a photoconductor (subject to be cleaned), 2 denotes a cleaning device, 2a denotes a film seal, 2b denotes a waste toner collecting auger, 3 denotes a cleaning blade, and 3b denotes an edge (contacts the photoconductor 2 of the cleaning blade 3). Part).
[0028]
The cleaning device 2 is disposed close to the photoconductor 2 that can rotate in the direction of arrow R. A cleaning blade 3 is provided at one end of an opening provided on the photoconductor 2 side of the cleaning device 2 so as to be opposed to the rotation direction of the photoconductor 2 (to face the arrow R in FIG. 1). The edge 3b, which is the tip of the cleaning blade 3, is in contact with the surface of the photoconductor 2 so as to be parallel to the tangential direction of the surface of the photoconductor 2. The other end of the opening is provided with a film seal 2a. (Note that the side of the opening where the cleaning blade 3 is provided and the side where the film seal 2a is provided mean the direction of gravity and is referred to as "lower (lower)"). Further, inside the cleaning device 2, a waste toner collecting auger 2b is provided at a lower portion opposite to the opening.
[0029]
The cleaning of the surface of the photoconductor 2 by the cleaning blade 3 is performed when the photoconductor 2 rotates in the direction of arrow R without transferring to the transfer material at a transfer portion (not shown) between the photoconductor 2 and the transfer material. This is performed by the toner remaining on the surface being scraped off by the edge 3b when reaching the position of the cleaning blade 3 with the rotation of the photoconductor 2. The scraped toner is collected by a waste toner collecting auger 2b provided in the cleaning device 2 along the film seal 2a.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
The tear strength, dynamic friction coefficient, and various cleaning properties evaluated in the examples were evaluated as follows.
[0031]
-Measurement of tear strength-
The specific method for measuring the tear strength is in accordance with the method for testing the tear strength of vulcanized rubber according to JIS K6252 (2000 version). More detailed conditions include the tear test for vulcanized rubber according to JIS K6252 (2000 version). The rubber test piece of the shape described in the method was left in an environment of 23 ° C. for 1 hour or more, pulled at a constant speed with a specified jig, and measured the maximum load until the test piece was torn, It was determined by applying a method of calculating the tear strength Tr based on the calculation formula shown in the following equation (1).
・ Equation (1) Tr = F / t
In the equation (1), Tr represents the tear strength (N / cm), F represents the maximum load (N), and t represents the thickness (cm) of the test portion of the test piece.
[0032]
-Measurement of dynamic friction coefficient-
The coefficient of kinetic friction between the cleaning blade and the photoreceptor was measured using a surface property tester manufactured by HEIDON.
[0033]
−Evaluation of various cleaning properties−
Various cleaning properties were evaluated by pressing a 1.5 mm thick urethane rubber-based cleaning blade against an image forming apparatus (Able 3221: manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd.) at a contact angle of 20 degrees with the photosensitive drum. Was mounted so as to have a weight of 50 g per 1 cm of the blade. As the details of the evaluation of the cleaning performance, the image quality defect due to blade turning, abnormal noise, chipping of the blade, and the presence or absence of residual toner that passed through the blade were evaluated in the initial stage of continuous image formation and after forming 20,000 sheets.
[0034]
<Example 1>
A cleaning blade made of urethane rubber having a thickness of 1.5 mm, which can be mounted on Able 3221 manufactured by Fuji Xerox Co., is coated with the following coating composition on a contact portion with a photoreceptor, and then dried by heating. A cleaning blade A having a film (thickness: 3 μm) formed near the contact portion was obtained.
[0035]
-Coating composition-
-Polyurethane resin (Nipporan 3113 manufactured by Nippon Polyurethane): 100 parts by weight-Isocyanate cross-linking agent (Coronate L manufactured by Nippon Polyurethane): 2 parts by weight-Multi-wall carbon nanotube (Honjo Chemical Co., Ltd.): 1 part by weight-Ethyl acetate: 50 parts by weight
The tear strength of the contact surface of the cleaning blade with the photoconductor was 961 N / cm (98 kgf / cm), and the dynamic friction coefficient was 0.8. Table 1 shows the results of the evaluation of the cleaning properties together with these results.
[0037]
<Example 2>
A cleaning blade B was obtained in the same manner as in Example 1, except that among the coating compositions used in Example 1, single-walled carbon nanotubes were used instead of multi-walled carbon nanotubes.
The tear strength of the contact surface of the cleaning blade with the photoreceptor was 1030 N / cm (105 kgf / cm), and the dynamic friction coefficient was 0.7. Table 1 shows the results of the evaluation of the cleaning properties together with these results.
[0038]
<Example 3>
A cleaning blade C was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of the multi-wall carbon nanotubes in the coating composition used in Example 1 was changed from 1 part by weight to 5 parts by weight.
The tearing strength of the contact surface of the cleaning blade with the photoreceptor was 1069 N / cm (109 kgf / cm), and the dynamic friction coefficient was 0.4. Table 1 shows the results of the evaluation of the cleaning properties together with these results.
[0039]
<Example 4>
A cleaning blade D was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of the multi-wall carbon nanotubes in the coating composition used in Example 1 was changed from 1 part by weight to 8 parts by weight.
The tear strength of the contact surface of the cleaning blade with the photoreceptor was 1098 N / cm (112 kgf / cm), and the dynamic friction coefficient was 0.2. Table 1 shows the results of the evaluation of the cleaning properties together with these results.
[0040]
<Comparative Example 1>
The cleaning blade made of urethane rubber having a thickness of 1.5 mm before the coating treatment used in Example 1 was used as the cleaning blade (cleaning blade E) of Comparative Example 1. The tearing strength of the contact surface of the cleaning blade E with the photoconductor was 814 N / cm (83 kgf / cm), and the dynamic friction coefficient was 1.1. Table 1 shows the results of the evaluation of the cleaning properties together with these results.
[0041]
<Comparative Example 2>
In the coating composition used in Example 1, multi-wall carbon nanotubes were replaced with 1 part by weight, and polytetrafluoroethylene (TLP-10F, manufactured by DuPont-Mitsui Fluorochemicals) was used in place of 3 parts by weight. A cleaning blade F was obtained in the same manner as in Example 1.
The tear strength of the contact surface of the cleaning blade with the photosensitive member was 735 N / cm (75 kgf / cm), and the dynamic friction coefficient was 0.3 or less. Table 1 shows the results of the evaluation of the cleaning properties together with these results.
[0042]
<Comparative Example 3>
In the coating composition used in Example 1, multi-walled carbon nanotubes were replaced with 1 part by weight and replaced with 5 parts by weight of polytetrafluoroethylene (TLP-10F, manufactured by DuPont-Mitsui Fluorochemicals). A cleaning blade G was obtained in the same manner as in Example 1.
The tear strength of the contact surface of the cleaning blade with the photosensitive member was 657 N / cm (67 kgf / cm), and the dynamic friction coefficient was 0.1 or less. Table 1 shows the results of the evaluation of the cleaning properties together with these results.
[0043]
[Table 1]

[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, by increasing the tear strength of the portion of the cleaning blade that comes into contact with the member to be cleaned, the cleaning failure due to the chipping of the blade is prevented, and the reliability and A cleaning blade having high performance maintenance and an image forming apparatus using the same can be provided.
Further, according to the second aspect of the present invention, by blending carbon nanotubes in a portion of the cleaning blade that comes into contact with the member to be cleaned, it is possible to prevent poor cleaning due to chipping or turning up of the blade and occurrence of abnormal noise, thereby improving reliability. It is possible to provide a cleaning blade having high performance and high performance and an image forming apparatus using the cleaning blade.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an image forming apparatus using a cleaning blade of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor (subject to be cleaned)
2 Cleaning device 2a Film seal 2b Waste toner recovery auger 3 Cleaning blade 3b Edge (part of cleaning blade 3 contacting photoconductor 2)

Claims

A cleaning blade comprising a rubber elastic body, wherein a tear strength of a portion of the cleaning blade in contact with a member to be cleaned is 931 N / cm or more.

A cleaning blade comprising a rubber elastic body, wherein at least a portion of the cleaning blade in contact with a member to be cleaned contains carbon nanotubes.

The cleaning blade according to claim 1, wherein a coefficient of dynamic friction of a portion of the cleaning blade in contact with the member to be cleaned is in a range of 0.2 to 0.8.

The object to be cleaned, and an image forming apparatus including a cleaning blade for cleaning the surface of the object to be cleaned,
An image forming apparatus, wherein the cleaning blade is the cleaning blade according to claim 1.