JP2010281974A - クリーニングブレード、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】長手方向に層厚が連続的に変化するよう弾性ブレード622の先端面62aに表面層623を形成し、先端稜線部62cから50[μm]離れた位置における表面層623の層厚が、0.5[μm]以上、15[μm]以下、かつ、最小層厚t1と最大層厚t2との比(t1/t2)が、0.05以上、0.8以下となるように、表面層623を形成した。
【選択図】図1
Description
このクリーニング装置のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、短冊形状のクリーニングブレードを用いたものがよく知られている。このクリーニングブレードは、ポリウレタンゴムなどの短冊形状の弾性体で構成されている。そして、クリーニングブレードの基端を支持部材で支持して先端稜線部を像担持体の周面に押し当て、像担持体上に残留するトナーをせき止めて掻き落とし除去する。
また、請求項2の発明は、請求項1のクリーニングブレードにおいて、上記表面層を、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、または、フッ素系熱硬化樹脂で形成した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のクリーニングブレードにおいて、上記表面層を、1架橋点あたり300〜2000の数平均分子量をもつ紫外線硬化樹脂で形成し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1乃至3いずれかのクリーニングブレードにおいて、上記弾性ブレードとして、JIS−A硬度が65[°]以上80[°]以下であり反発弾性率が80[%]以下である、ウレタン基を含むゴム部材を用いた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いずれかのクリーニングブレードにおいて、上記弾性ブレードの上記先端稜線部近傍に、イソシアネート化合物、フッ素化合物、シリコーン化合物から選ばれる少なくとも1種を含浸させることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体表面に形成された該静電潜像を現像してトナー像化する現像手段と、該像担持体表面のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該像担持体表面に当接して、該像担持体表面に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、上記クリーニングブレードとして、請求項1乃至5いずれかのクリーニングブレードを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、像担持体と少なくとも前記像担持体表面に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、上記クリーニングブレードとして、請求項1乃至5いずれかのクリーニングブレードを用いたことを特徴とするものである。
一方、先端稜線部から弾性ブレードの厚み方向に50[μm]離れた位置における層厚が、0.5[μm]以上、15[μm]以下において、(t1/t2)が、0.05未満の場合や、(t1/t2)が0.8を越える場合は、不快なビビリ音が発生する結果が得られた。
以上の検証実験から、先端稜線部から弾性ブレードの厚み方向に50[μm]離れた位置における層厚が、0.5[μm]以上、15[μm]以下、かつ、最小層厚t1と最大層厚t2との比(t1/t2)が、0.05以上、0.8以下のクリーニングブレードにおいては、先端稜線部をめくれない程度に変形させることができ、かつ、先端稜線部が微小振動しても、不快なビビリ音の発生を抑制することができることがわかった。
なお、先端稜線部から弾性ブレードの厚み方向に50[μm]離れた位置における層厚が、0.5[μm]以上、15[μm]にするのは、以下の理由からである。すなわち、層厚が、0.5[μm]未満だと、表面層が薄すぎて、表面層によって、先端稜線部のめくれを抑制する効果が得られないからである。また、層厚が、15[μm]を越えると、表面層が厚すぎて、先端稜線部が硬くなりすぎ、耐摩耗性が低下してしまうおそれがあるからである。
図2は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。プリンタは、単一色の複写を行うものであり、図示しない画像読み取り部で読み取った画像データに基づいてモノクロ画像形成を行う。
これらの帯電方式のうち、特に接触帯電方式、あるいは非接触の近接配置方式がより望ましく、帯電効率が高くオゾン発生量が少ない、装置の小型化が可能である等のメリットを有する。
また、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
これらの光源のうち、発光ダイオード、及び半導体レーザーは照射エネルギーが高く、また600〜800[nm]の長波長光を有するため、良好に使用される。
図示しない操作部などからプリント実行の信号を受信したら、帯電チャージャ4、現像ローラ51、転写前チャージャ71、転写チャージャ72、分離チャージャ73、クリーニング前チャージャ9にそれぞれ所定の電圧または電流が順次所定のタイミングで印加される。同様に、露光装置及び除電ランプ11などにもそれぞれ所定の電圧又は電流が順次所定のタイミングで印加される。また、これと同期して、駆動手段としての感光体駆動モータ(不図示)により感光体3が図中矢印方向に回転駆動される。
一方、転写後の感光体3の表面は、潤滑剤塗布装置10によって潤滑剤が塗布され、クリーニング装置6で転写後の残留トナーが除去された後、除電ランプ11で除電される。
本プリンタに用いるトナーとしては、画質向上のために、高円形化、小粒径化がし易い懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法により製造された重合トナーを用いるのが好ましい。
特に、円形度が0.97以上、体積平均粒径5.5[μm]以下の重合トナーを用いるのが好ましい。平均円形度が0.97以上、体積平均粒径5.5[μm]のものを用いることにより、より高解像度の画像を形成することができる。
図4は、クリーニングブレード62の斜視図であり、図1は、クリーニングブレード62の拡大構成図である。
クリーニングブレード62は、金属や硬質プラスチックなどの剛性材料からなる短冊形状のホルダー621と、短冊形状の弾性体ブレード622とで構成されており、クリーニングブレード62の先端面62a全体に表面層623が形成されている。
弾性体ブレード622は、ホルダー621の一端側に接着剤などにより固定されており、ホルダー621の他端側は、クリーニング装置6のケースに方持ち支持されている。
また、反発弾性率が80[%]を超えるようなウレタンゴムはほとんど存在しないのが実情であり、汎用品でないので、コスト高につながるおそれがある。また、反発弾性率が80〔%]を超えると、クリーニングブレード62にめくれが発生したとき、正常にクリーニングを行うことが出来なくなってしまい、出力した画像に帯状のトナー像が発生する等の問題が生じてしまう。
また、剛直になりすぎると、感光体の偏心などの変動に対する追随性が低下してしまう。その結果、良好なクリーニング性が得られなくなってしまう。
一方、紫外線硬化樹脂としては、一官能基あたり分子量300〜2000のモノマーを用いることによって、クリーニングブレードの先端稜線部がめくれない程度に感光体移動方向に先端稜線部を変形させることのできる硬度の表面層を得ることができる。その結果、耐摩耗性が良好で、先端面のえぐれ磨耗を抑制することのできるクリーニングブレードを得ることができる。また、感光体の偏心などの変動に対して良好に追随させることができる。
なお、上記紫外線硬化樹脂モノマーは、一官能基あたりの数平均分子量が300〜2000となるよう2種類以上のモノマーを混合して用いることもできる。
一方、本実施形態のように、弾性ブレード622の先端面62aのみ表面層を形成することにより、先端面62aに形成した弾性ブレード622よりも剛直な表面層623により、クリーニングブレード62の先端稜線部62cが、めくれない程度に感光体移動方向に変形するようにすることができる。これにより、クリーニングブレードの先端稜線部62cが感光体3と摺擦するのを抑制することができ、耐摩耗性を向上できる。また、先端稜線部のめくれも抑制することができ、えぐれ磨耗や先端稜線部の欠落などを抑制することができる。また、感光体3の偏心などの変動に対する追随性を良好にでき、感光体3に偏心などがあった場合でも、良好なクリーニング性を維持することができる。
弾性体ブレード622としては、25[℃]における物性が以下の物性となっている4つのウレタンゴムを用意した。
ウレタンゴム1:硬度71度、反発弾性率18[%](東洋ゴム工業製)
ウレタンゴム2:硬度72度、反発弾性率31[%](東洋ゴム工業製)
ウレタンゴム3:硬度70度、反発弾性率50[%](東洋ゴム工業製)
ウレタンゴム4:硬度70度、反発弾性率68[%](シンジーテック製)
ウレタンゴムの反発弾性は、東洋精機製作所製No.221レジリエンステスタを用い、JIS K6255に準じて測定した。試料は厚さ4[mm]以上となるように約2[mm]のシートを重ね合わせたものとした。
含浸剤としては、以下のものを用いた。
(含浸剤1)
イソシアネート化合物:日本ポリウレタン ミリオネートMT 10部
2−ブタノン 90部
イソシアネート化合物:日本ポリウレタン ミリオネートMT 10部
フッ素樹脂:日油 モディパーF−600 5部
2−ブタノン 85部
イソシアネート化合物:日本ポリウレタン コロネートL 10部
シリコーン樹脂:日油 モディパーFS−700 5部
2−ブタノン 85部
表面層としては、以下のものを用いた。
(表面層1)
ウレタンアクリレートオリゴマー:根上工業 UN−904 20部
重合開始剤:チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア184 1部
溶媒:2−ブタノン 79部
モノマーの1官能基あたり分子量:490
ウレタンアクリレートオリゴマー1:根上工業 UN−904 2部
ウレタンアクリレートオリゴマー2:根上工業 UN−2600 18部
重合開始剤:チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア184 1部
溶媒:2−ブタノン 77部
モノマーの1官能基あたり分子量:1174
ウレタンアクリレートオリゴマー:根上工業 UN−333 20部
重合開始剤:チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア184 1部
溶媒:2−ブタノン 79部
モノマーの1官能基あたり分子量:2000
フッ素系熱硬化樹脂A剤:GK−510 45.5部
フッ素系熱硬化樹脂B剤:D−177N 4.5部
溶媒:2−ブタノン 50部
上記ウレタンゴム1〜4のいずれかを用いて厚さ2[mm]の短冊形状の弾性体ブレードを作成し、この弾性体ブレードの先端部5[mm]以内を上記含浸剤1〜3のいずれかに10分間浸漬させ、その後、弾性ブレードを100[℃]に温調した恒温槽に10分間入れ、ウレタンゴムと含浸剤に含まれるイソシアネートとを反応させ、上記先端部5[mm]以内に改質処理を施す。なお、イソシアネートとしてMDI、HDIなど分子量が500以下のものが含浸され易く好ましい。次に、弾性体ブレードの先端面に、表面層1〜4のいずれかの表面層を先端稜線部から50[μm]離れた位置おける膜厚が所定の値となるように紫外線硬化樹脂をコーティングする。具体的には、各々のウレタンゴムからなる弾性体ブレードの先端面に対し、スプレーガンを長手方向に10[mm/s]の移動速度にて塗布を行い、3分間指触乾燥後紫外線露光(140[W/cm]×5[m/min]×5パス)を行った。また、先端面に形成する表面層の膜厚を長手方向にわたって、連続的に変化させるときは、スプレーガンの吐出圧、吐出量を連続的に変化させた。紫外線硬化樹脂は、重合時に架橋点間分子量が300〜2000となるウレタンアクリレートが好ましい。
また、先端面の表面層の形状は、以下のようにした。
(a):凸型形状(図5(a)参照)
(b):凹型形状(図5(b)参照)
(c):直角三角形状(図5(c)参照)
トナー母体:円形度0.98、平均粒径4.9[μm]
外添剤 :小粒径シリカ1.5部(クラリアント製H2000)
小粒径酸化チタン0.5部(テイカ製MT−150AI)
大粒径シリカ1.0部(電気化学工業製UFP−30H)
[評価項目]
クリーニング不良発生:有無(画像面積比率5%チャート出力目視観察)
ブレードエッジ摩耗幅:ブレード下面側からみた摩耗幅(50,000枚通紙後と500,000枚通紙後に測定)
なお、表面層の層厚は、キーエンス製マイクロスコープVHX−100を用い、別途同様に塗工した弾性体ブレードの断面により長手方向に5点測定した。試料は日進EM製SEM試料作製用トリミングカミソリを用い断面を切断したものとした。
図6において、符号(3C,3M,3Y,3K)はドラム状の感光体であり、この感光体3C,3M,3Y,3Kは図中の矢印方向に回転し、その周りに少なくとも回転順に帯電装置4C,4M,4Y,4K、現像装置5C,5M,5Y,5K、クリーニング装置6C,6M,6Y,6Kが配置されている。
転写搬送ベルト14は各プロセスカートリッジ1C,1M,1Y,1Kの現像装置5C,5M,5Y,5Kとクリーニング装置6C,6M,6Y,6Kの間で感光体3C,3M,3Y,3Kに当接しており、転写搬送ベルト14の感光体側の裏側に当たる面(裏面)には転写バイアスを印加するための転写ブラシ7C,7M,7Y,7Kが配置されている。
各プロセスカートリッジ1C,1M,1Y,1Kは現像装置内部のトナーの色が異なることであり、その他は全て同様の構成となっている。
転写紙Pは給紙コロ15によりトレイから送り出され、上レジストローラ12と下レジストローラ13で一旦停止し、上記感光体上への画像形成とタイミングを合わせて転写搬送ベルト14に送られる。転写搬送ベルト14上に保持された転写紙Pは搬送されて、各感光体3C,3M,3Y,3Kとの当接位置(転写部)で各色トナー像の転写が行なわれる。
感光体上のトナー像は、転写ブラシ7C,7M,7Y,7Kに印加された転写バイアスと感光体3C,3M,3Y,3Kとの電位差から形成される電界により、転写紙P上に転写される。そして4つの転写部を通過して4色のトナー像が重ねられた記録紙Pは定着装置16に搬送され、トナーが定着されて、図示しない排紙部に排紙される。また、転写部で転写されずに各感光体3C,3M,3Y,3K上に残った残留トナーは、クリーニング装置6C,6M,6Y,6Kで回収される。なお、図6の例では画像形成要素は、転写紙搬送方向上流側から下流側に向けて、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー),K(ブラック)の色の順で並んでいるが、この順番に限るものではなく、色順は任意に設定されるものである。
また、図6において帯電装置は感光体と当接しているが、両者の間に適当なギャップ(10〜200μm程度)を設けることにより、両者の摩耗量が低減できると共に、帯電部材へのトナーフィルミングが少なくて済み良好に使用できる。
また、各実施形態によれば、画像形成装置において上述のクリーニングブレード62で感光体表面の転写残トナーを除去することで、経時にわたり高品質な画像を維持することができる。
また、本実施形態によれば、プロセスカートリッジ1として、上述のクリーニングブレード62を一体に構成することで、クリーニング性が良好なプロセスカートリッジを提供することができる。
2 枠体
3 感光体
4 帯電装置
5 現像装置
6 クリーニング装置
7 転写装置
8 分離爪
9 クリーニング前チャージャ
10 潤滑剤塗布装置
11 除電ランプ
12 上レジストローラ
13 下レジストローラ
14 転写搬送ベルト
15 給紙コロ
16 定着装置
23 像担持体
51 現像ローラ
52 供給スクリュ
53 攪拌スクリュ
54 ドクタ
62 クリーニングブレード
62a 先端面
62b ブレード下面
62c 先端稜線部
71 転写前チャージャ
72 転写チャージャ
73 分離チャージャ
101 塗布ブラシ
103 固形潤滑剤
104 潤滑剤加圧スプリング
262 クリーニングブレード
262a 先端面
262c 先端稜線部
621 ホルダー
622 弾性体ブレード
623 表面層
Claims (7)
- 短冊形状の弾性ブレードで構成され、該弾性ブレードの先端稜線部を表面移動する被清掃部材の表面に当接して、該被清掃部材表面から粉体を除去するクリーニングブレードにおいて、
上記先端稜線部を1辺に有し、該弾性ブレードの厚み方向に平行な面である先端面に該弾性ブレードよりも硬い表面層を、該先端稜線部と平行な方向に層厚が連続的に変化するよう形成し、
上記被清掃部材表面に当接する上記先端稜線部から該弾性ブレードの厚み方向に50[μm]離れた位置における層厚が、0.5[μm]以上、15[μm]以下、かつ、最小層厚t1と最大層厚t2との比(t1/t2)が、0.05以上、0.8以下となるよう、該表面層を形成したことを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1のクリーニングブレードにおいて、
上記表面層を、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、または、フッ素系熱硬化樹脂で形成したことを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項2のクリーニングブレードにおいて、
上記表面層を、1架橋点あたり300〜2000の数平均分子量をもつ紫外線硬化樹脂で形成したことを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1乃至3いずれかのクリーニングブレードにおいて、
上記弾性ブレードとして、JIS−A硬度が65[°]以上80[°]以下であり反発弾性率が80[%]以下である、ウレタン基を含むゴム部材を用いたことを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1乃至4いずれかのクリーニングブレードにおいて、
上記弾性ブレードの上記先端稜線部近傍に、イソシアネート化合物、フッ素化合物、シリコーン化合物から選ばれる少なくとも1種を含浸させることを特徴とするクリーニングブレード。 - 像担持体と、
該像担持体表面を帯電する帯電手段と、
帯電した該像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
該像担持体表面に形成された該静電潜像を現像してトナー像化する現像手段と、
該像担持体表面のトナー像を転写体に転写する転写手段と、
該像担持体表面に当接して、該像担持体表面に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
上記クリーニングブレードとして、請求項1乃至5いずれかのクリーニングブレードを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と少なくとも前記像担持体表面に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
上記クリーニングブレードとして、請求項1乃至5いずれかのクリーニングブレードを用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
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