JP2012058528A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】クリーニングブレード62の感光体と当接する先端部の、ブレード部材長手方向に対して垂直な断面(カット面)において、アクリレート重合体が表面から含浸しており、前記クリーニングブレードの切片の顕微IR(透過法)により得られた1700cm−1のピーク面積値A、1597cm−1のピーク面積値Bから算出される値A/Bの、アクリレートを塗布していないクリーニングブレードの1700cm−1のピーク面積値A0、1597cm−1のピーク面積値B0から算出される値A0/B0との比率が1.1になる箇所の、前記カット面表面からの距離が5μm〜100μmであることを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図1
Description
このような状態で、さらにクリーニングを続けると、この局所的な摩耗が大きくなり、最終的には、図9(c)に示すように、先端稜線部(262c)が欠落してしまう。先端稜線部(262c)が欠落してしまうと、トナーを正常にクリーニングできなくなり、クリーニング不良を生じてしまい、クリーニングブレードの寿命となる。
特許文献3のアクリルウレタンモノマーの硬度は、ポリウレタンエラストマー中に含浸した状態では測定できないので、アクリルウレタンモノマーをガラス板上に塗布し、UV光を照射して硬化させた膜は、充分な硬度を有していることが確認できたが、アクリルウレタンモノマーを含浸させ、UV光を照射したウレタンエラストマーの硬度は、予想されるよりも遥かに小さく、何も処理していないウレタンエラストマーの硬度とほとんど変化がなかったり、逆に柔らかくなっていることもあった。
(2):前記クリーニングブレードのカット面は、弾性体ブレードと、該弾性体ブレードの表面に積層されてなる表面層と、を有し、該表面層は、前記アクリレート重合体を含有してなり、厚みが0.1〜3μmであることを特徴とする上記(1)項に記載の画像形成装置である。
(3):上記(1)項または(2)項に記載の、クリーニングブレードを備える画像形成装置を製造する、画像形成装置の製造方法であって、前記クリーニングブレードは、〔工程(I)〕弾性体ブレードを重合性アクリレートモノマーに含浸させた後、〔工程(II)〕エネルギー線を照射することにより、重合性アクリレートモノマーを重合させて製造することを特徴とする画像形成装置の製造方法である。
(4):前記工程(II)は、酸素濃度が2%以下の環境でエネルギー線を照射することを特徴とする上記(3)項に記載の画像形成装置の製造方法である。
(5):上記(1)項または(2)項に記載の画像形成装置に用いられ、クリーニング手段を備えることを特徴とするプロセスカートリッジである。
すなわち、上記(1)項に記載の構成により、クリーニングブレードのカット面におけるアクリレート重合体の含浸深さを正確に把握でき、前記含浸深さが5μm〜100μmの深さまで含浸することにより、クリーニングブレードのカット面表面近傍の硬度及び柔軟性を適度に保ち、ブレードめくれを最小限に抑制できることで耐久性が大幅に向上し、長期にわたって高画質の画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
また、上記(2)項に記載の構成により、クリーニングブレードのカット面表面の硬度が適度に上がり、カット面表面の耐摩耗性が向上することで、カット面の局所的な磨耗及び欠落を防ぐことで、耐久性が大幅に向上し、長期にわたって高画質の画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
さらに、上記(3)項に記載の構成により、アクリレート重合体の重合を短時間で行なうことができる高耐久性ブレードを用いることにより、長期にわたって高画質の画像形成が可能な画像形成装置の製造方法を提供することができる。
さらに、上記(4)項に記載の構成により、クリーニングブレード内部のアクリレートの重合を完全に行なうことができるため、クリーニングブレードの耐久性が大幅に向上し、長期にわたって高画質の画像形成が可能な画像形成装置の製造方法を提供することができる。
さらにまた、上記(5)項に記載の構成により、長期にわたって高画質の画像形成が可能な画像形成装置用のプロセスカートリッジを提供することができる。
そして、値A/Bをアクリレート重合体含浸前のウレタンゴムにおける波長1700cm−1面積値A0、及び1597cm−1のピーク面積値B0から算出される値A0/B0と比較することにより、ウレタンゴムへのアクリレート重合体の含浸が薄い場合でも把握することができる。
つまり、比率〔(A/B)/(A0/B0)〕の値が1以上であればアクリレート重合体がウレタンゴムへ含浸していると考えられるが、微量な測定誤差も考慮すると、値が1.1以上であればアクリレート重合体は確実にウレタンゴムへ含浸していると言える。比率〔(A/B)/(A0/B0)〕の値が1.1になる箇所が、ウレタンゴムへのアクリレート重合体の含浸深さに対応している。
また、アクリルウレタンモノマーの重合が酸素により阻害されるのであるのなら、低酸素濃度の環境であれば、UV光の光量が低く、アクリレートモノマーの濃度が低い状況においても、アクリレートの重合が円滑に進行するのではないかと考え、鋭意検討を重ねた。
この結果、低酸素濃度、特に酸素濃度が2%以下の環境であれば、クリーニングブレード中にアクリレートモノマーを含浸させ、重合ができることを見出した。
そのようにして作製したクリーニングブレードが、非常に優れた耐久性とクリーニング性を併せ持つことを見出し、本発明に至った。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1は、クリーニングブレード(62)の斜視図であり、図2は、クリーニングブレード(62)の拡大断面図である。
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)のケースに片持ち支持されている。
本発明の画像形成装置の用いられるクリーニングブレードの母体に使用される弾性体ブレード(以下、クリーニングブレードの母体とも称する。(622)は、従来公知の組成、工法で製造することができる。
弾性体ブレード(622)としては、感光体(3)の偏心や感光体表面の微小なうねりなどに追随できるように、高い反発弾性率を有するものが好ましく、ウレタン基を含むゴムであるウレタンゴム(ポリウレタンエラストマー)などが好適である。また、この弾性体ブレード(622)は後述する表面層(623)をその表面に有する構成とすることが好ましい。
また、クリーニングブレード母体(弾性体ブレード)のカット面表面に、アクリレート重合体を積層する(アクリレート重合体を含む表面層を積層する)場合では、アクリレート重合体の含浸している深さが5μmより小さいと、表面に積層したアクリレート重合体膜の割れや剥離が生じやすく、クリーニングブレードの耐久性は非常に短くなってしまう。
表面層(623)の材質としては、樹脂が好ましく、樹脂の種類としては、例えば、アクリル樹脂、ラクトン変性アクリルウレタン、アクリルシリコーン、熱可塑性ウレタン、フェノール樹脂等を挙げることができ、これらの1種または2種以上を用いることができる。また、これに限定するものではないが、クリーニングブレード内に含浸させたアクリレート重合体と同一の物質であることが、表面層の接着性を高め、クリーニングブレードの耐久性を向上させるうえで好ましい。
次に本発明に用いた顕微IR法(透過法)について説明する。
本発明のクリーニングブレードの顕微IR法(透過法)は、クリーニングブレードの切片の測定を行なう。前記クリーニングブレードの切片はクライオミクロトームで切片を作製したものであり、前記切片をシリコンウェハ上に載せ、測定を行なう。
本発明で用いたクライオミクロトームの装置はEM FCS(Leica社製)である。
液体窒素により、サンプルの温度を−100℃に冷却して切削する。クライオミクロトームの切削方向は、カット面に垂直な方向に行なう。切削する箇所は当接先端部からカット面に沿って5〜10mmの距離である。前記箇所であると、クライオミクロトームによる切片作製が安定して行なえる。切片の厚さは300〜500nmが望ましい。300nm以下であると、薄すぎるために測定データの感度が下がり、正確な含浸深さを測定できない上、切片が途中で切れてしまうことがある。500nm以上であると、厚すぎるために光が透過せずに測定データがうまく得られない上、切片が丸まりやすく回収しにくい。
前記クライオミクロトームにより作製した切片をシリコンウェハ上に載せ、顕微IR(透過法)により測定する。本発明で用いたIR装置本体はFT/IR−6100、赤外顕微鏡はIRT−5000(日本分光社製)である。前記赤外顕微鏡で切片を見た様子を図3に示す。図3の右側半分が切片、左側半分がシリコンウェハであり、境界がカット面表面である。アパーチャサイズは当接面の垂直方向×当接面方向で、3×20μm角で行ない、シリコンウェハ上の切片のカット面表面側から垂直方向に3μmずつづらして連続で測定する。各測定点におけるカット面からの距離は、切片にかかる測定領域の中心とした。
前記測定方法で得られたスペクトルの1700cm−1付近を拡大した様子を図4に示す。本発明で用いる1700cm−1のピーク面積値Aとは、ピークトップが1733cm−1のピークの低波長側の肩の部分の吸収スペクトラムの積分面積である。また、1579cm−1のピーク面積値Bとは、ピークトップが1579cm−1のピークの吸収スペクトラムの積分面積である。前記A及びBを求める際のバックグラウンドの始点(低波長点)及び終点の波数及び面積の積分範囲を下記の表1に示す。
A0及びB0の算出方法も前記と同様で、アクリレート重合体を塗布していないクリーニングブレードの切片を顕微IR(透過法)で測定することで得られる。
上記の方法を用いれば、顕微ATR法でも同様の結果が得られる。
前記A、B、A0、B0から、A/B及びA0/B0を算出し、A/BのA0/B0に対する比率を求める。前記比率はクリーニングブレード中のアクリレート重合体の含浸濃度が小さくなるに伴い1に近づく。前記比率をカット面からの距離でプロットしたグラフを図5に示す。本発明では前記比率が1.1に達した箇所をアクリレート重合体の含浸深さと判断し、含浸深さの制御に用いる。前記比率が1.1以上であれば、アクリレート重合体の含浸が確実であると判断でき、1.1に達した箇所を読むことで正確に含浸深さ判定が行なえる。図5ではアクリレート重合体の含浸深さは16.5μmと判断される。
次に本発明に係る画像形成装置の一実施の形態である電子写真プリンタ(以下、単にプリンタという)について説明する。
図6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、単一色の複写を行なうものであり、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なう。
現像装置(5)のケーシング内には、ケーシング内に収容された現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する供給スクリュ(52)及び攪拌スクリュ(53)が設けられている。また、現像ローラ(51)に担持された現像剤を規制するためのドクタ(54)も設けられている。供給スクリュ(52)及び攪拌スクリュ(53)の2本スクリュによって撹拌・搬送された現像剤中のトナーは、所定の極性に帯電される。そして、現像剤は、現像ローラ(51)に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、ドクタ(54)により規制され、感光体(3)と対向する現像領域でトナーが感光体(3)上の潜像に付着する。
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。接触帯電方式あるいは非接触の近接配置方式の場合、感光体(3)からトナーなどが帯電装置(4)に移行し汚染されるため、帯電装置(4)のクリーニング機構(8)を設けることが好ましい。
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600〜800nm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、帯電装置(4)、現像ローラ(51)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)が時計回りの方向に回転駆動される。
この他、各色に対応した複数の現像装置(5)を有しカラー画像を形成する、周知慣用のカラー画像形成方式を採用したカラー画像形成装置としてもよい。
次に、本プリンタに好適なトナーについて説明する。
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5.5μm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5.5μm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。
具体的には、コールターマルチサイザー2e型(コールター社製)によって測定したトナーの個数分布や体積分布のデータを、インターフェイス(日科機社製)を介してパーソナルコンピューターに送って解析するのである。より詳しくは、1級塩化ナトリウムを用いた1%NaCl水溶液を電解液として用意する。そして、この電解水溶液100〜150ml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フォン酸塩を0.1〜5ml加える。更に、これに被検試料としてのトナーを2〜20mg加え、超音波分散器で約1〜3分間分散処理する。そして、別のビーカーに電解水溶液100〜200mlを入れ、その中に分散処理後の溶液を所定濃度になるように加えて、上記コールターマルチサイザー2e型にかける。アパーチャーとしては、100μmのものを用い、50,000個のトナー粒子の粒径を測定する。チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上32.0μm以下のトナー粒子を対象とする。そして、「体積平均粒径=ΣXfV/ΣfV」という関係式に基づいて、体積平均粒径を算出する。但し、Xは各チャンネルにおける代表径、Vは各チャンネルの代表径における相当体積、fは各チャンネルにおける粒子個数である。
弾性体ブレード(622)としては、リコー製 imagio Neo C4500で用いられているポリウレタン製のクリーニングブレードを使用した。
実施例1ではスプレー塗工により当接先端部に表面層を形成した。
スプレー装置は、オリンポス社製 PC−308WIDEを用い、当接先端部から40mm離れたところから、0.5MPaの圧力で7mm/sの速度でスプレーガンを移動させながら所定の層厚となるように吐出量を調整して塗工した。その後、5分間放置後、30℃で10分間真空乾燥を行なった後、紫外線(UV)照射(1000mJ/cm2)を行ない、表面層を形成すると共に含浸した重合性アクリレートモノマーを重合させた。
スプレー塗工液に用いた薬品は、全て凍結真空脱気を行ない、酸素を除去したものを用いた。スプレー塗工、乾燥は、ガラス製容器内で酸素濃度が100ppm以下の環境で行なった。
日本化薬社製 KAYARAD DPCA−120:27部
チバケミカル社製I−184:1部
2−ブタノール:72部
日本化薬社製 KAYARAD TMPTA:27部
チバケミカル社製I−184:1部
2−ブタノール:72部
日本化薬社製 KAYARAD R−526:27部
チバケミカル社製I−184:1部
2−ブタノール:72部
表面層の厚み:0.9μm
アクリレート重合体の含浸深さ:6.5μm
表面層の厚み:0.5μm
アクリレート重合体の含浸深さ:11.5μm
表面層の厚み:0.5μm
アクリレート重合体の含浸深さ:15.5μm
アクリレート重合体の含浸深さ:45.5μm
アクリレート重合体の含浸深さ:92.5μm
アクリレート重合体の含浸深さ:11.5μm
母体の弾性体ブレードの未処理品をそのままクリーニングブレードとした。
実施例1において、アクリレート材料3の2−ブタノールを74部から140部とする以外は実施例1と同様にしてクリーニングブレードを作製した。
アクリレート重合体の含浸深さ:4.5μm
実施例4において、アクリレート材料1の代わりに、アクリレート材料3を用い、アクリレート材料3を容器内に注入した後、20分間その状態を保持する以外は実施例4と同様に乾燥、UV照射を行ない、表面層を形成すると共に含浸した重合性アクリレートモノマーを重合させた。
アクリレート重合体の含浸深さ:115.5μm
実施例3において、アクリレート材料3の2−ブタノールを72部から120部とし、スプレー塗工、乾燥、UV照射を全て大気中で行ない、表面層を形成すると共に含浸した重合性アクリレートモノマーを重合させた以外は実施例3と同様に、クリーニングブレードを作製した。
アクリレート重合体の含浸深さ:0.5μm
母体の弾性体ブレード以外は特許文献3の実施例2と同様の方法でクリーニングブレードを作製した。
アクリレート重合体の含浸深さ:0.5μm
上記のクリーニングブレードをリコー製カラー複合機imagio Neo C4500に取り付け、実施例1〜実施例6、比較例1〜比較例4の画像形成装置を作製した。また、トナーは重合法により作製したトナーを用いた。なお、トナーの物性は、以下のとおりである。
外添剤:小粒径シリカ1.5部(クラリアント社製 H2000)
小粒径酸化チタン:0.5部(テイカ社製 MT−150AI)
大粒径シリカ:1.0部(電気化学工業社製 UFP−30H)
クリーニング不良発生:有無(目視観察:良好なものから順に◎、○、△、×、××で評価し、◎及び○を合格とした。)
評価時画像:縦帯パターン(紙進行方向に対して)43mm幅、3本チャート出力20枚(A4横)
クリーニングブレードエッジ摩耗幅、摩耗形態:図8に示すようにクリーニングブレード下面側からみた摩耗幅、摩耗形態
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。
実施例1〜実施例6においては、いずれも、経時にわたり良好なクリーニング性を維持することができた。また摩耗形態も未処理品の比較例1はえぐれが発生していたが、実施例1〜6はえぐれは発生しておらず、エッジから綺麗な摩耗をしていた。また、摩耗幅も未処理品と比べて小さくなっており、耐摩耗性が向上していることが確認できた。それに対して、比較例2〜3は、未処理品と同様にえぐれが発生しており、摩耗幅も未処理品と同等レベルであった。また、比較例4は、欠けが多く発生しておりそれによってクリーニング性が大幅に悪化していた。比較例5も同様に、欠けが多く発生しておりそれによってクリーニング性が大幅に悪化していた。同様に、特許文献3(例えば同特許文献3の実施例2その他箇所)において、「含浸」という言葉が使われているものの、前記本明細書記載の方法で含浸の深さを測定すると、含浸していないことが確認され、本発明の比較例5において実際に含浸の深さを測定すると、0.5μmとほとんど含浸していなかった。
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
10 潤滑剤塗布装置
14 転写ベルト
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
101 ファーブラシ
103 固形潤滑剤
262 クリーニングブレード
262a 先端面
262b ブレード下面
262c 先端稜線部
621 ホルダー
622 弾性体ブレード
623 表面層
Claims (5)
- 感光体と、
該感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナー像化する現像手段と、
現像されたトナー像を転写体へ転写する転写手段と、
転写残のトナー像をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング手段と、
を備える画像形成装置であって、
前記クリーニングブレードの前記感光体と当接する先端部の、
ブレード部材長手方向に対して垂直な断面(カット面)において、
アクリレート重合体が表面から含浸しており、
前記クリーニングブレードの切片の顕微IR(透過法)により得られた1700cm−1のピーク面積値A、1597cm−1のピーク面積値Bから算出される値A/Bの、
アクリレートを塗布していないクリーニングブレードの1700cm−1のピーク面積値A0、1597cm−1のピーク面積値B0から算出される値A0/B0との比率が1.1になる箇所の、
前記カット面表面からの距離が5μm〜100μmであることを特徴とする画像形成装置。 - 前記クリーニングブレードのカット面は、
弾性体ブレードと、該弾性体ブレードの表面に積層されてなる表面層と、を有し、
該表面層は、前記アクリレート重合体を含有してなり、
厚みが0.1〜3μmであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 請求項1または2に記載の、クリーニングブレードを備える画像形成装置を製造する、
画像形成装置の製造方法であって、
前記クリーニングブレードは、
〔工程(I)〕弾性体ブレードを重合性アクリレートモノマーに含浸させた後、
〔工程(II)〕エネルギー線を照射することにより重合性アクリレートモノマーを重合さ
せて製造することを特徴とする画像形成装置の製造方法。 - 前記工程(II)は、酸素濃度が2%以下の環境でエネルギー線を照射することを特徴と
する請求項3に記載の画像形成装置の製造方法。 - 請求項1または2に記載の画像形成装置に用いられ、クリーニング手段を備えることを
特徴とするプロセスカートリッジ。
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