JP2008233338A - Cleaning blade - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クリーニングブレード、クリーニング装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a cleaning blade, a cleaning device, and an image forming apparatus.
電子写真方式の画像形成装置のように、感光体や中間転写体等の像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を転写材に転写して出力画像を得る画像形成装置では、転写を行った後の像担持体上に残ったトナーが次の画像形成に影響を及ぼさないように、像担持体を清掃する必要がある。清掃手段としてはクリーニングブレードが広く使われている。クリーニングブレードは従来より単なる直方体形状のものが用いられている。 In an image forming apparatus such as an electrophotographic image forming apparatus, a toner image is formed on an image carrier such as a photosensitive member or an intermediate transfer member, and this toner image is transferred to a transfer material to obtain an output image. It is necessary to clean the image carrier so that the toner remaining on the image carrier after performing the above does not affect the next image formation. A cleaning blade is widely used as a cleaning means. Conventionally, the cleaning blade has a simple rectangular parallelepiped shape.
しかしながら、図7に示されるように、クリーニングブレード101はエッジ部を像担持体102に当接させながら、像担持体の回転方向xに対してカウンタ方向yで配置されると、像担持体102の回転・駆動に伴って、像担持体の回転方向と当該方向と逆の方向との間でエッジ部の振動bが起こり、瞬間的に通常時よりも更に高い圧力が発生した(スティックスリップ現象)。その結果、長期使用時において像担持体と当接するエッジ部に欠けや異常磨耗が起こり、ブレードの耐久性に問題があった。
However, as shown in FIG. 7, when the
そこで、エッジ部に丸みを持たせる試みがなされている(特許文献1)。しかしながら、クリーニング性を確保するために比較的大きな当接力を要した。
またエッジ部に突起物を設けることが考えられるが、スティックスリップ現象はやはり生じるので、ブレードは十分な耐久性が得られなかった。
Further, although it is conceivable to provide a protrusion on the edge portion, the stick-slip phenomenon still occurs, so that the blade could not obtain sufficient durability.
本発明は、スティックスリップ現象の発生を抑制し、クリーニングブレードの欠けや異常磨耗を防止する、耐久性に優れたクリーニングブレード、クリーニング装置および画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cleaning blade, a cleaning device, and an image forming apparatus with excellent durability that suppress the occurrence of a stick-slip phenomenon and prevent chipping and abnormal wear of the cleaning blade.
本発明は、表面の静摩擦係数が0.3〜0.5の像担持体に対してエッジ部を当接させながら、像担持体の回転方向に対してカウンタ方向で配置される硬度65〜80のクリーニングブレードであって、該クリーニングブレードにおける像担持体との当接エッジ部を構成する側面のうち像担持体の回転方向で上流側の側面に、長手方向に沿って溝を有することを特徴とするクリーニングブレード、該クリーニングブレードを備えたクリーニング装置、および該クリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention has a hardness of 65 to 80 arranged in the counter direction with respect to the rotation direction of the image carrier while bringing the edge portion into contact with the image carrier having a static friction coefficient of 0.3 to 0.5 on the surface. The cleaning blade has a groove along the longitudinal direction on the upstream side surface in the rotational direction of the image carrier among the side surfaces constituting the contact edge portion with the image carrier in the cleaning blade. The present invention relates to a cleaning blade, a cleaning device including the cleaning blade, and an image forming apparatus including the cleaning device.
本発明によれば、像担持体の回転・駆動時において、クリーニングブレードに起こる局所的な応力の集中を緩和できるため、スティックスリップ現象の発生を抑制できる。そのため、クリーニングブレードの欠けや異常磨耗を防止でき、クリーニングブレードの寿命を長く保つことができるので、長期にわたって安定した良好なクリーニング性を維持できる。 According to the present invention, when the image carrier is rotated and driven, local stress concentration occurring in the cleaning blade can be alleviated, so that the occurrence of the stick-slip phenomenon can be suppressed. Therefore, chipping and abnormal wear of the cleaning blade can be prevented, and the life of the cleaning blade can be kept long, so that stable and good cleaning properties can be maintained over a long period of time.
本発明の一実施形態にかかるクリーニングブレードは、像担持体に対してエッジ部を当接させながら、像担持体の回転方向に対してカウンタ方向で配置されて使用されるものである。換言すると、本クリーニングブレードは、像担持体の回転に対向するように傾斜させて当接・配置させる。 A cleaning blade according to an embodiment of the present invention is used by being arranged in a counter direction with respect to a rotation direction of an image carrier while contacting an edge portion with the image carrier. In other words, the cleaning blade is inclined and brought into contact with and arranged to face the rotation of the image carrier.
例えば、図1に示すように、クリーニングブレード1は、像担持体2に対してエッジ部を当接し、かつ像担持体の回転方向xに対してカウンタ方向yで配置される。図1は、クリーニングブレードを像担持体に当接させて使用するときの概略断面構成図であって、像担持体2の軸方向に対して垂直な断面図である。
For example, as shown in FIG. 1, the
クリーニングブレード1は長手方向が像担持体2の軸方向と平行になるように配置され、当該クリーニングブレード1における像担持体2との当接エッジ部を構成する側面(1a、1b)のうち像担持体の回転方向xで上流側の側面1aに、長手方向に沿って連続的に溝3を有している。クリーニングブレード1の側面1aに溝を形成することにより、像担持体の回転・駆動時において、クリーニングブレードに起こる局所的な応力の集中を緩和でき、結果としてスティックスリップ現象の発生を抑制できる。溝を有さないクリーニングブレードでは、像担持体の回転・駆動時において、局所的な応力の集中が起こるため、スティックスリップ現象が発生し、クリーニングブレードに欠けや異常磨耗が生じる。
The
溝の寸法および形成位置は、本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではない。例えば、深さ5〜100μm、特に10〜100μmおよび幅5〜100μm、特に10〜100μmの溝を、クリーニングブレードにおける像担持体と当接するエッジから10〜100μm離れた位置に形成することができる。
The dimension and formation position of the groove are not particularly limited as long as the object of the present invention is achieved. For example, a groove having a depth of 5 to 100 μm, particularly 10 to 100 μm, and a width of 5 to 100 μm, particularly 10 to 100 μm, can be formed at a
本明細書中、溝の寸法および形成位置は、クリーニングブレードの長手方向に対して垂直な概略断面を表す図2に示されるように、深さは溝形成面1aからの最大彫り込み深さ、幅は最大幅、形成位置は像担持体との当接エッジからの距離を指すものとする。クリーニングブレードの厚みは通常、1〜3mm程度である。
In the present specification, as shown in FIG. 2 which represents the schematic cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cleaning blade, the depth is the maximum carving depth and width from the
溝の断面形状は、例えば図2において、四角形状を有しているが、これに制限されるものではなく、例えば、他の多角形状(三角形状、五角形状等)、半円形状等であってもよい。
溝は、図2において1本しか形成されていないが、これに制限されるものではなく、2本以上の溝が長手方向に沿って形成されてもよい。
The cross-sectional shape of the groove has a quadrangular shape in FIG. 2, for example, but is not limited to this, and may be other polygonal shapes (triangular shape, pentagonal shape, etc.), semicircular shape, etc. May be.
Although only one groove is formed in FIG. 2, the groove is not limited to this, and two or more grooves may be formed along the longitudinal direction.
クリーニングブレード1の上流側の側面1aにおける溝3領域以外の領域は平面形状を有さなければならないというわけではなく、例えば凸部を長手方向に沿って連続的に有してもよい。成形性の観点から、側面1aにおける溝3領域以外の領域は平面形状を有することが好ましい。
The region other than the groove 3 region on the
クリーニングブレード1は硬度65〜80を有するものであり、通常はポリウレタンゴム等の公知のクリーニングブレード材料からなっている。硬度が低すぎると、エッジ部が像担持体の回転に引き込まれ易くなり、スティックスリップ現象を起こしやすくなる。
硬度はゴム硬度計(ESA型;エラストロン社製)によって測定された値を用いている。
The
The hardness is a value measured by a rubber hardness meter (ESA type; manufactured by Elastron).
クリーニングブレード1は、押出成形によって所定寸法の直方体等の成形体を形成し、エンドミルカッターを用いて所定寸法の溝を所定の位置に形成することによって製造可能である。
The
クリーニングブレード1を像担持体に当接させて配置する際のクリーニングブレードの当接条件は特に制限されず、例えば当接角度は10〜20°、当接力は10〜40N/mであってよい。
The contact condition of the cleaning blade when placing the
当接角度は、いわゆる実効当接角であって、クリーニングブレード1を配置したときの概略見取り図である図9に示すように、像担持体2停止時における当接状態のクリーニングブレード1と像担持体2との接触部先端の角度Aである。
当接力は、図9に示すように、クリーニングブレード1が像担持体2に圧接している状態での力Bであり、当接角Aおよび食い込み量Cによって制御可能である。
The contact angle is a so-called effective contact angle, and is a schematic sketch when the
As shown in FIG. 9, the contact force is a force B in a state where the
クリーニングブレード1が当接される像担持体は表面の静摩擦係数が0.3〜0.5のものであり、例えば、いわゆる感光体であってもよいし、または感光体表面に形成されたトナー像を自己の表面に転写させた後、当該トナー像を紙等の記録材にさらに転写させるための中間転写体であってもよい。静摩擦係数が大きすぎると、エッジ部が像担持体の回転に引き込まれ易くなり、スティックスリップ現象を起こしやすくなる。
静摩擦係数はトライボギアミューズ94iII(新東科学社製)によって測定された値を用いている。
The image carrier to which the
The static friction coefficient is a value measured by Tribogear Muse 94iII (manufactured by Shinto Kagaku).
像担持体の周速および外径は特に制限されず、例えば周速は30〜500mm/s、外径は20〜100mmであってよい。 The peripheral speed and outer diameter of the image carrier are not particularly limited, and for example, the peripheral speed may be 30 to 500 mm / s, and the outer diameter may be 20 to 100 mm.
クリーニングブレード1をクリーニング装置で使用すると、図1に示すように、クリーニングブレードは像担持体2の回転・駆動によってエッジ部の上流側側面1aが像担持体2の回転に引き込まれた状態になるものの、当該状態を継続して維持するので、振動(スティックスリップ現象)が防止される。
When the
クリーニング装置の一例を図3に示す。図3において、クリーニング装置10はクリーニングブレード1、および当該クリーニングブレードによって像担持体表面から分離・除去されたトナーを収容するためのクリーニング槽11を有してなっており、所望により分離・除去されたトナーをクリーニング槽11内部に誘導するための廃トナー搬送装置12をさらに有している。
An example of the cleaning device is shown in FIG. In FIG. 3, a
クリーニング装置は、像担持体上にトナー像を形成し、当該トナー像を転写材に転写して出力画像を得る画像形成装置に装備可能である。画像形成装置の一例を図4に示す。図4はタンデム式のフルカラー画像形成装置の概略断面図を示す。図4において、フルカラー画像形成装置30は4つの作像部20を有し、各作像部20で現像されたトナー像は中間転写ベルト21に一次転写され、その後、給紙装置23から搬送された転写媒体へ二次転写ローラ22によって二次転写されるようになっている。トナー像を転写された転写媒体はさらに搬送され、定着器24によって定着され排紙される。
The cleaning device can be installed in an image forming apparatus that forms a toner image on an image carrier and transfers the toner image to a transfer material to obtain an output image. An example of the image forming apparatus is shown in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a tandem type full-color image forming apparatus. In FIG. 4, the full-color
各作像部20においては、像担持体(感光体)2、帯電装置15、露光装置16、現像装置17、およびクリーニング装置10が装備されており、クリーニング装置10において上述のクリーニングブレード1が使用される。図4においてクリーニングブレード1は板金からなるホルダー18によって保持されている。
Each
実験例1
(クリーニングブレードの製造)
押出成形によってポリウレタンゴムからなる所定の硬度の直方体(300mm×20mm×2mm)を得た。次いで、エンドミルカッターにより所定寸法の溝を所定の位置に形成し、図2に示すようなクリーニングブレードを得た。
Experimental example 1
(Manufacture of cleaning blades)
A rectangular parallelepiped (300 mm × 20 mm × 2 mm) having a predetermined hardness made of polyurethane rubber was obtained by extrusion molding. Next, a groove having a predetermined dimension was formed at a predetermined position by an end mill cutter, and a cleaning blade as shown in FIG. 2 was obtained.
(耐久試験)
クリーニングブレードを感光体のクリーニング用ブレードとしてプリンター(bizhubC250;コニカミノルタ社製)に組み込んで、所定の条件で10万枚の耐久試験を行い、スティックスリップ現象、クリーニングブレードエッジ部およびクリーニング直後の像担持体上の残留トナーについて観察した。クリーニングブレードは、図1に示すように、像担持体に対してエッジ部を当接させ、かつ像担持体の回転方向xに対してカウンタ方向yで配置させた。クリーニングブレードの硬度、溝の深さ、幅および形成位置、ならびに像担持体の静摩擦係数は表に記載の通りであり、他の条件は以下の通りである。
クリーニングブレード;当接角度13°、当接力30N/m;
像担持体;周速165mm/s、外径30mm。
(An endurance test)
The cleaning blade is incorporated into a printer (bizhub C250; manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.) as a cleaning blade for the photosensitive member, and a durability test of 100,000 sheets is performed under predetermined conditions, and the stick-slip phenomenon, the edge of the cleaning blade, and the image holding immediately after cleaning The residual toner on the body was observed. As shown in FIG. 1, the cleaning blade was placed in the counter direction y with respect to the rotation direction x of the image carrier, with the edge portion in contact with the image carrier. The hardness of the cleaning blade, the depth, width and formation position of the groove, and the static friction coefficient of the image carrier are as described in the table, and other conditions are as follows.
Cleaning blade; contact angle 13 °, contact force 30 N / m;
Image carrier: peripheral speed 165 mm / s,
○;スティックスリップ現象は起こらず、クリーニングブレードエッジ部に欠けおよび異常磨耗は観察されず、像担持体上の残留トナーは観察されなかった;
△;スティックスリップ現象が起こることがあったが、クリーニングブレードエッジ部に欠けおよび異常磨耗は観察されず、像担持体上の残留トナーは観察されなかった;
×;スティックスリップ現象が起こり、クリーニングブレードエッジ部に欠けおよび異常磨耗が観察され、像担持体上に残留トナーが観察された;
−;試験は行わなかった。
○: No stick-slip phenomenon occurred, no chipping or abnormal wear was observed on the edge of the cleaning blade, and no residual toner on the image carrier was observed;
Δ: Stick-slip phenomenon sometimes occurred, but no chipping and abnormal wear were observed at the edge of the cleaning blade, and no residual toner on the image carrier was observed;
X: Stick-slip phenomenon occurred, chipping and abnormal wear were observed on the cleaning blade edge, and residual toner was observed on the image carrier;
-; The test was not conducted.
実験例2
実験例1の表10における溝深さ50μmおよび幅50μmの条件(以下、条件Aという)で、像担持体の回転量変化に伴う当接力の推移を測定し、図5(A)に示した。
一方、溝を形成しなかったこと以外、上記条件Aと同様の条件(以下、条件Bという)で、像担持体の回転量変化に伴う当接力の推移を測定し、図5(B)に示した。
さらに、条件AおよびBについて、像担持体の回転量変化に伴うエッジ移動距離の推移を測定し、図5(C)に示した。エッジ移動距離とは、像担持体静止時における像担持体とクリーニングブレードとの接触点を原点とし、像担持体駆動状態で接触点が原点からどれだけ移動しているか(図1のように引き込まれているか)を示す移動距離です。
Experimental example 2
The transition of the contact force accompanying the change in the rotation amount of the image carrier was measured under the conditions of the groove depth of 50 μm and the width of 50 μm in Table 10 of Experimental Example 1 (hereinafter referred to as Condition A), and the results are shown in FIG. .
On the other hand, the transition of the abutting force accompanying the change in the rotation amount of the image carrier is measured under the same condition as the condition A (hereinafter referred to as condition B) except that no groove is formed. Indicated.
Further, for conditions A and B, the transition of the edge moving distance accompanying the change in the rotation amount of the image carrier was measured and is shown in FIG. The edge movement distance is based on the contact point between the image carrier and the cleaning blade when the image carrier is stationary, and how far the contact point has moved from the origin when the image carrier is driven (as shown in FIG. 1). This is the distance traveled.
図5(A)〜(C)は横軸が共通するものである。
溝が形成されている場合、図5(A)より明らかなように、安定した当接力を維持している。
溝が形成されていない場合、図5(B)において波形が乱れている領域では、発生する応力にブレードが耐え切れなくなり、当接部が振動するスティックスリップ現象が起こっている。このとき、通常時の約2倍の当接力がブレードにかかっている。
図5(C)より、溝が形成されていない場合、像担持体回転量が約0.06mmのときにエッジ部が一時上流側に戻っていることがわかる。一方、溝が形成されている場合、安定した駆動状態を維持していることがわかる。
5A to 5C have a common horizontal axis.
When the groove is formed, as shown in FIG. 5A, a stable contact force is maintained.
When the groove is not formed, in a region where the waveform is disturbed in FIG. 5B, a stick-slip phenomenon in which the blade cannot withstand the generated stress and the contact portion vibrates occurs. At this time, about twice the contact force as usual is applied to the blade.
FIG. 5C shows that when no groove is formed, the edge portion temporarily returns to the upstream side when the rotation amount of the image carrier is about 0.06 mm. On the other hand, when the groove is formed, it can be seen that a stable driving state is maintained.
実験例3
溝を有するクリーニングブレードと溝を有しないクリーニングブレードとについて発生する応力のシミュレーションを行い、結果を図6と図8に示した。図6および図8はいずれも像担持体駆動時の初期におけるクリーニングブレードの像担持体との当接エッジ部を表しており、斜線間隔が小さいほど、発生する応力が大きいことを示している。なお、溝を有するクリーニングブレードは上記条件Aのブレードであり、溝を有しないクリーニングブレードは上記条件Bのブレードである。
Experimental example 3
The simulation of the stress which generate | occur | produces about the cleaning blade which has a groove | channel, and the cleaning blade which does not have a groove | channel was performed, and the result was shown in FIG. 6 and FIG. 6 and 8 both show the contact edge portion of the cleaning blade with the image carrier in the initial stage when the image carrier is driven, and shows that the smaller the hatched interval, the greater the generated stress. The cleaning blade having a groove is a blade of the above condition A, and the cleaning blade having no groove is a blade of the above condition B.
図6および図8より、溝が形成されているクリーニングブレードの方が、溝が形成されていないクリーニングブレードより、発生する応力の集中が緩和され、応力が分散されていることが明らかである。 6 and 8, it is clear that the concentration of the generated stress is reduced and the stress is dispersed in the cleaning blade in which the groove is formed, as compared with the cleaning blade in which the groove is not formed.
本発明のクリーニングブレードは感光体や中間転写体等の像担持体のクリーニングに有用である。 The cleaning blade of the present invention is useful for cleaning an image carrier such as a photosensitive member or an intermediate transfer member.
1:クリーニングブレード、2:像担持体、3:溝、10:クリーニング装置、11:クリーニング槽、12:廃トナー搬送装置。 1: cleaning blade, 2: image carrier, 3: groove, 10: cleaning device, 11: cleaning tank, 12: waste toner conveying device.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007070364A JP2008233338A (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Cleaning blade |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20140039967A (en) * | 2012-09-25 | 2014-04-02 | 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤 | Member for image forming apparatus, process cartridge, image forming apparatus, and cleaning blade |
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2007
- 2007-03-19 JP JP2007070364A patent/JP2008233338A/en active Pending
Cited By (3)
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KR20140039967A (en) * | 2012-09-25 | 2014-04-02 | 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤 | Member for image forming apparatus, process cartridge, image forming apparatus, and cleaning blade |
JP2014066783A (en) * | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Fuji Xerox Co Ltd | Member for image forming apparatus, process cartridge, image forming apparatus, and cleaning blade |
KR101700719B1 (en) * | 2012-09-25 | 2017-01-31 | 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤 | Member for image forming apparatus, process cartridge, image forming apparatus, and cleaning blade |
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