JP2016035550A - クリーニングブレード、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者らは、経時に亘ってブレード部材の像担持体に対する当接圧力を観察してみたところ、ブレード部材が撓んだ形状に永久変形する、いわゆるヘタリが発生し、初期の当接状態と異なる当接状態になり、その当接圧力が低下し、クリーニング不良が発生する虞のあることがわかった。硬度が高いエッジ層と硬度が低いバックアップ層とからなる二層の積層構造のブレード部材を用い、かつ、先端稜線部に含浸処理し、さらにその含浸部を表面層で覆った構成であっても、エッジ層とバックアップ層と先端稜線部との永久伸びの組合せによっては、初期の良好なクリーニング性能を十分に維持することができない場合があった。
図1は、本実施形態に係るプリンタ100の概略構成図である。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、中間転写装置160、及び給紙部130から概略構成されている。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。
2次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には定着装置30が配置されており、この定着装置30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。
プロセスカートリッジ121は、図2に示すように、ドラム状の感光体10と、感光体10の周りに配置されたクリーニング装置1、帯電部40及び現像部50とを備えている。
クリーニング装置1は、感光体10の回転軸方向に長尺な短冊形状の弾性部材であるクリーニングブレード5における、感光体の回転方向と直交する方向へ延びるエッジ稜線となっている先端稜線部61を感光体10の表面に押しつける。これにより、感光体10表面上の転写残トナー等の不要な付着物を引き離し除去する。除去されたトナー等の付着物は排出スクリュ43によってクリーニング装置1の外に排出される。
現像部(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(キャリア、トナー)を表面に担持する現像剤担持体としての現像ローラ51を備える。現像部50は、この現像ローラ51と、現像剤収容部に収容された現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌スクリュ52と、攪拌された現像剤を現像ローラ51に供給しながら搬送する供給スクリュ53と、から主として構成されている。
プリンタ100では、不図示のオペレーションパネルやパーソナルコンピュータ等の外部機器からプリント命令を受け付ける。まず、感光体10を図2の矢印Aで示す移動方向(回転方向)に回転させ、帯電部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ー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、各色の現像部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。
はじめに、従来のクリーニングブレードにおける問題点について説明する。図3は、従来のクリーニングブレードを説明する模式図である。従来のクリーニングブレード200は、短冊形状の部材全体が一様な弾性部材からなる単層構造のブレード部材201と、ブレード部材201をクリーニング装置の枠体に固定された金属等の剛性の高い材料からなる支持部材202とを有している。具体的には、ブレード部材201は、支持部材202の一端側に接着剤等により固定されており、支持部材202の他端側はクリーニング装置の枠体に片持ち支持されている。このブレード部材201は、被清掃部材としての感光体(不図示)の回転方向と直交する方向へ延びるエッジ稜線の先端稜線部203を感光体に当接することで、感光体表面上の転写残トナーやトナー添加剤等の付着物を除去する。
すなわち、図3(a)に示すように、比較的硬度の高いウレタンゴムなどの弾性材料からなる単層構造のブレード部材201を用いると、像担持体と当接する先端稜線部203における変形が小さく、当接面積が広くなることを抑制できるため、当接圧力を高く設定することができ、クリーニング性能の向上を図ることができる。しかし、硬度の高い弾性材料は、一般的に永久伸びの値が大きくなる。ブレード部材201は先端稜線部203を感光体の周面に押し当てられ撓んだ状態で感光体に当接している。このとき、永久伸びの値が大きい弾性材料からなるブレード部材201を長期に亘って感光体に当接させ続けると、ブレード部材201が撓んだ形状に永久変形する、いわゆるヘタリが発生し、初期の当接状態と異なる当接状態になり、クリーニング不良の原因となる。
このように、単層構造のブレード部材では、当接圧力を高くすることと、初期の当接状態を維持することとを両立することが困難であり、高いクリーニング性能を経時で安定して得ることは困難である。
図10は、二層構造のブレード部材を有するクリーニングブレードを説明する模式図である。なお、図10に示すブレード部材には、含浸処理を施していない。実験1の主なる特性は以下の表1に示すとおりである。
図11は、二層構造のブレード部材を有するクリーニングブレードを説明する模式図である。なお、図11に示すブレード部材には、含浸処理を施していない。また、各層の膜厚や寸法は実験1で用いたクリーニングブレードと同じとする。実験2の主なる特性は以下の表2に示すとおりである。
図12は、二層構造のブレード部材を有するクリーニングブレードを説明する模式図である。なお、図12に示すブレード部材には、含浸処理を施していない。実験3の主なる特性は以下の表3に示すとおりである。
上記表3に示したクリーニングブレードでは、第1エッジ層(クリーニング層)のヤング率の値が大きな弾性材料を用いている。この材料の弾性仕事率は、39.6[%]である。弾性材料のヤング率を大きくすると、一般的にはこの弾性仕事率の値が小さくなる傾向がある。弾性仕事率は弾性仕事量と塑性仕事量の関係を表した値で、材料の塑性変形のしやすさを表している。クリーニングブレードが感光体と当接する先端稜線部の塑性変形のしやすさは、トナー除去性能に大きく影響する。すなわち、クリーニングブレードの先端稜線部が塑性変形しやすいということは、クリーニングブレードと感光体の摩擦力によって、クリーニングブレードの稜線上の一部が一度感光体移動方向の下流側へ変形する。すると、元の稜線形状に戻りにくく、その場所からトナーすり抜け続けやすくなり、トナーが筋状にすり抜けるクリーニング不良として筋状の異常画像となる。また、同じ箇所からトナーがすり抜け続けやすいため、先端稜線部の一部が局所的に磨耗するようになる。また、このような弾性仕事率が低いことによるクリーニング性低下は、低温環境で顕著に発生する。
上記のような、クリーニング不良、及び局所的な磨耗について、クリーニング層に用いる弾性材料の弾性仕事率との関係を、以下の実験4によって検討した。
実験4では、表3に示したクリーニングブレード(以下「クリーニングブレード3−1」という)に対して、第1エッジ層の弾性仕事率が異なる2種類のクリーニングブレード3−2、3−3を用意し、先端稜線部の塑性変形の有無を比較した。実験4では、0[℃]の環境で、クリーニングブレード3−1、3−2、3−3を感光体に線圧20[g/cm]となるように当接させ、トナー入力のある場合に比べて摩擦力が高いトナー入力なしの状態で感光体を約10回転させた。感光体の直径は、30[mm]を用いた。図13、図14に示すように、感光体を回転させた後、ブレード稜線を顕微鏡で観察し、塑性変形による変形量を求めた。また、その際の稜線の塑性変形量は以下の表4に示す結果となり、弾性仕事率39.6[%]のクリーニングブレード3−1は、ほとんど塑性変形しなかった。一方、クリーニングブレード3−2、3−3はそれぞれ最大0.8[μm]、1.1[μm]塑性変形した。
以上から、高ヤング率の弾性材料を用いても、クリーニング層の先端稜線部近傍の弾性仕事率を約40[%]以上とすることで、低温環境下でも塑性変形によるクリーニング不良、局所的な磨耗が発生することがない。
図15は、二層構造のブレード部材を有するクリーニングブレードを説明する模式図である。なお、図15に示すブレード部材には、含浸処理を施していない。実験5の主なる特性は以下の表5に示すとおりである。
次に、上記実施形態に係るクリーニングブレードの一実施例について説明する。
図20は、クリーニングブレードの実施例を説明する模式図である。図20に示す実施例のクリーニングブレード1400は、硬度が互いに異なる弾性材料で形成されたエッジ層1401aとバックアップ層1401bとからなる二層構造のブレード部材1401と、ブレード部材1401をクリーニング装置の枠体に固定された金属等の剛性の高い材料からなる支持部材1402とを有している。具体的には、ブレード部材1401は、支持部材1402の一端側に接着剤等により固定されており、支持部材1402の他端側はクリーニング装置の枠体に片持ち支持されている。また、ブレード部材1401では、先端稜線部1403を含む部分の、エッジ層1401a及びバックアップ層1401bに亘る領域に樹脂を含浸する含浸処理を施することで、クリーニング層としての含浸部1405を形成している。具体的には、この含浸部1405は、先端稜線部1403を含む周辺にアクリル樹脂等を含浸して紫外線硬化によって硬度を高められている。ここで、実施例のクリーニングブレードの主なる特性を以下の表6に示す。表5中のマルテンス硬度[N/mm2]は、含浸処理を行った含浸部を、エッジ層やバックアップ層と比較するための特性値である。図20に示す含浸部1405は、先端稜線部1403から感光体対向面1404に沿って約100[μm]の箇所まで含浸している。なお、非常に狭い領域であるので、ヤング率等のマクロな特性では、含処理処理の前後における変化がとらえることは難しいため、微小硬度の変化として含浸処理の効果を示せるような数値化ができていない。
次に、クリーニングブレードの比較例について説明する。
図21は、クリーニングブレードの比較例を説明する模式図である。図21に示す比較例のクリーニングブレード1500は、短冊形状の単層構造のブレード部材1501と、ブレード部材1501をクリーニング装置の枠体に固定された金属等の剛性の高い材料からなる支持部材1502とを有している。また、図21に示す単層構造のブレード部材1501では、先端稜線部1503を含む部分に含浸処理を施すことで含浸部1505を形成している。この含浸部1505は、先端稜線部1503を含む部分にアクリル樹脂等の含浸塗工液を含浸して紫外線硬化によって硬度を高めている。ここで、比較例のクリーニングブレードの主なる特性を以下の表7に示す。
なお、図2に示す先端稜線部61近傍のマルテンス硬度は、クリーニングブレード5に紫外線硬化樹脂を含浸した状態でのマルテンス硬度であり、上述した紫外線硬化樹脂のマルテンス硬度とは異なる。
<含浸塗工液1>
紫外線硬化樹脂:出光興産 X-DA 50部 官能基数2
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 5部
溶媒 :シクロヘキサノン 55部
紫外線硬化樹脂:新中村化学工業 A-DCP 50部 官能基数2
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 5部
溶媒 :シクロヘキサノン 55部
紫外線硬化樹脂:出光興産 X-A-201 50部 官能基数2
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 5部
溶媒 :シクロヘキサノン 55部
紫外線硬化樹脂:三菱ガス化学 ADTM 50部 官能基数3
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 5部
溶媒 :シクロヘキサノン 55部
紫外線硬化樹脂1:新中村化学工業 A-DCP 25部 官能基数2
紫外線硬化樹脂2:ダイセルサイテック PETIA 25部 官能基数3
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 5部
溶媒 :シクロヘキサノン 55部
紫外線硬化樹脂1:出光興産 X-A-201 25部 官能基数2
紫外線硬化樹脂2:ダイセルサイテック PETIA 25部 官能基数3
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 5部
溶媒 :シクロヘキサノン 55部
紫外線硬化樹脂:ダイセルサイテック PETIA 50部 官能基数3
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 5部
溶媒 :シクロヘキサノン 55部
紫外線硬化樹脂:ダイセルサイテック DPHA 50部 官能基数6
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 5部
溶媒 :シクロヘキサノン 55部
本プリンタ100では、画像形成装置の定着装置30における省エネルギー化を狙い、ガラス転移温度(Tg)が40〜60[℃]となる低温定着トナーを採用している。
本実施形態のトナーとしては、低温定着性、耐ホットオフセット性、耐熱保存性いずれも優れたトナーとするために、結着樹脂として、1)ガラス転移点(Tg)が39〜65[℃]、2)THF可溶分の重量平均分子量(Mw)をガラス転移点(Tg/℃)で除した値(Mw/Tg)が40〜120の条件を満たすポリエステル樹脂を使用する。
また、分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により次のように測定される。40[℃]のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1[ml]の流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6[重量%]に調製した樹脂のTHF試料溶液を50〜200[μl]注入して測定する。試料の分子量測定に当たっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により、作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Pressure Chemical Co.あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
ここで、ポリエステル樹脂の酸価が50.0[KOHmg/g]を超えると、プレポリマーの伸長または架橋反応が不十分となり、耐ホットオフセット性に影響が見られる。また、1.0[KOHmg/g]未満では、プレポリマーの伸長または架橋反応が進みやすく、製造安定性に問題が生じる。
<製造例1>
(ポリエステル樹脂の製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物517部、テレフタル酸317部、エチレングリコール101部、水素添加ビスフェノールA65部を投入する。そして、常圧窒素気流下のもと、170[℃]で10時間縮合反応した後に、反応温度210[℃]で5時間縮合反応を継続した。更に0〜15[mmHg]の減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル樹
脂(PE1)を得た。得られたポリエステル樹脂(PE1)は、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)2,900、酸価5[KOHmg/g]、ガラス転移点(Tg)43[℃]であり、重量平均分子量とガラス転移点の比(Mw/Tg)は67であった。また、ベンゼン環骨格と1,4−シクロヘキシレン骨格のモル比は9.5、ベンゼン環骨格と両末端エステル結合アルキレン骨格のモル比は3.2であった。
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物795部、イソフタル酸200部、テレフタル酸65部、及びジブチルチンオキサイドを2部投入し、常圧窒素気流下のもと、210[℃]で8時間縮合反応した。次いで10〜15[mmHg]の減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に80[℃]まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応し、プ
レポリマー(a1)を得た。得られたプレポリマー(a1)は、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)は5,000、平均官能基数は2.25であった。
攪拌棒及び温度計の付いた反応槽中に、イソホロジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50[℃]で5時間反応し、ケチミン化合物(b1)を得た。
ポリエステル(PE1)85部、プレポリマー(a1)15部、ケチミン化合物(b1)2部、脱遊離脂肪酸型カルナバワックス5部、カーボンブラック(#44:三菱化学社製)10部、含金属アゾ化合物1部、水5部をヘンシェルミキサーで攪拌混合した。その後、ロールミルで130〜140[℃]の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミル、風力分級機を用いて粉砕分級し、トナー母体を得た。得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5部を添加混合し、最終的なトナー(I)とした。
(ポリエステル樹脂の製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物613部、テレフタル酸322部、エチレングリコール13部、水素添加ビスフェノールA52部を投入する。そして、製造例1と同様にしてポリエステル樹脂(PE2)を得た。得られたポリエステル樹脂(PE2)は、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)5,800、酸価38[KOHmg/g]、ガラス転移点(Tg)59[℃]であり、重量平均分子量とガラス転移点の比(Mw/Tg)は98であった。また、ベンゼン環骨格と1,4−シクロヘキシレン骨格のモル比は13.5、ベンゼン環骨格と両末端エステル結合アルキレン骨格のモル比は27.0であった。
ポリエステル樹脂(PE2)85部、プレポリマー(a1)15部、ケチミン化合物(b1)2部、脱遊離脂肪酸型カルナバワックス5部、カーボンブラック(#44:三菱化学社製)10部、含金属アゾ化合物1部、水5部をヘンシェルミキサーで攪拌混合した。その後、ロールミルで130〜140[℃]の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミル、風力分級機を用いて粉砕分級し、トナー母体を得た。得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5部を添加混合し、最終的なトナー(II)とした。
(ポリエステル樹脂の製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物548部、テレフタル酸296部、エチレングリコール44部、水素添加ビスフェノールA113部を投入する。そして、製造例1と同様にしてポリエステル樹脂(PE3)を得た。得られたポリエステル樹脂(PE3)は、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)3,300、酸価7[KOHmg/g]、ガラス転移点(Tg)43[℃]であり、重量平均分子量とガラス転移点の比(Mw/Tg)は77であった。また、ベンゼン環骨格と1,4−シクロヘキシレン骨格のモル比は5.6、ベンゼン環骨格と両末端エステル結合アルキレン骨格のモル比は7.5であった。
ポリエステル樹脂(PE3)83部、プレポリマー(a1)17部、ケチミン化合物(b1)2部、脱遊離脂肪酸型カルナバワックス5部、カーボンブラック(#44:三菱化学社製)10部、含金属アゾ化合物1部、水5部をヘンシェルミキサーで攪拌混合した。その後、ロールミルで130〜140[℃]の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミル、風力分級機を用いて粉砕分級し、トナー母体を得た。得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5部を添加混合し、最終的なトナー(III)とした。
(ポリエステル樹脂の製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物426部、テレフタル酸350部、エチレングリコール8部、水素添加ビスフェノールA216部を投入する。そして、製造例1と同様にしてポリエステル樹脂(PE4)を得た。得られたポリエステル樹脂(PE4)は、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)6,500、酸価28[KOHmg/g]、ガラス転移点(Tg)62[℃]であり、重量平均分子量とガラス転移点の比(Mw/Tg)は105であった。また、ベンゼン環骨格と1,4−シクロヘキシレン骨格のモル比は2.7、ベンゼン環骨格と両末端エステル結合アルキレン骨格のモル比は35.7であった。
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物795部、イソフタル酸200部、テレフタル酸65部、及びジブチルチンオキサイド2部を投入し、常圧窒素気流下のもと、210℃で8時間縮合反応した。次いで10〜15[mmHg]の減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に80[℃]まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート150部と2時間反応を行い、プレポリマー(a2)を得た。得られたプレポリマー(a2)は、重量平均分子量(Mw)が5,000、平均官能基数が2.00であった。
ビーカー内にプレポリマー(a2)14.3部、ポリエステル樹脂(PE4)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるライスワックス10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、酢酸エチルを100部ビーズミルに入れ30分間、分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12,000[rpm]の回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。これをトナー材料油性分散液(1)とする。
(ポリエステル樹脂の製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物585部、テレフタル酸307部、エチレングリコール71部、水素添加ビスフェノールA36部を投入する。そして、製造例1と同様にしてポリエステル樹脂(PE5)を得た。得られたポリエステル樹脂(PE5)は、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)2,500、酸価9[KOHmg/g]、ガラス転移点(Tg)35℃であり、重量平均分子量とガラス転移点の比(Mw/Tg)は71であった。また、ベンゼン環骨格と1,4−シクロヘキシレン骨格のモル比は18.5、ベンゼン環骨格と両末端エステル結合アルキレン骨格のモル比は4.8であった。
ポリエステル樹脂(PE5)85部、プレポリマー(a1)15部、ケチミン化合物(b1)2部、脱遊離脂肪酸型カルナバワックス5部、カーボンブラック(#44:三菱化学社製)10部、含金属アゾ化合物1部、水5部をヘンシェルミキサーで攪拌混合する。その後、ロールミルで130〜140[℃]の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミル、風力分級機を用いて粉砕分級し、トナー母体を得た。得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5部を添加混合し、最終的なトナー(V)とした。
(ポリエステル樹脂の製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物244部、テレフタル酸443部、エチレングリコール99部、水素添加ビスフェノールA214部を投入する。そして、製造例1と同様にしてポリエステル樹脂(PE6)を得た。得られたポリエステル樹脂(PE6)は、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)5,700、酸価18[KOHmg/g]、ガラス転移点(Tg)45[℃]であり、重量平均分子量とガラス転移点の比(Mw/Tg)は127であった。また、ベンゼン環骨格と1,4−シクロヘキシレン骨格のモル比は2.4、ベンゼン環骨格と両末端エステル結合アルキレン骨格のモル比は2.6であった。
ビーカー内にプレポリマー(a1)14.3部、ポリエステル樹脂(PE6)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるライスワックス10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、酢酸エチルを100部ビーズミルに入れ30分間、分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12,000[rpm]の回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。これをトナー材料油性分散液(2)とする。
(ポリエステル樹脂の製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物393部、テレフタル酸430部、エチレングリコール121部、水素添加ビスフェノールA57部を投入する。そして、製造例1と同様にしてポリエステル樹脂(PE7)を得た。得られたポリエステル樹脂(PE7)は、THF可溶分の重量平均分子量(Mw)5,000、酸価11[KOHmg/g]、ガラス転移点(Tg)41[℃]であり、重量平均分子量とガラス転移点の比(Mw/Tg)は122であった。また、ベンゼン環骨格と1,4−シクロヘキシレン骨格のモル比は10.8、ベンゼン環骨格と両末端エステル結合アルキレン骨格のモル比は2.6であった。
ビーカー内にプレポリマー(a2)14.3部、ポリエステル樹脂(PE7)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるライスワックス10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、酢酸エチルを100部ビーズミルに入れ30分間、分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12,000[rpm]の回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。これをトナー材料油性分散液(3)とする。
定着ローラとしてテフロン(登録商標)製のローラを使用した(株)リコー製複写機MF2200定着部を改造した装置を用いて、これにリコー製のタイプ6200紙をセットし、複写テストを行った。定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)とホットオフセット温度(耐ホットオフセット温度)を求めた。従来の低温定着トナーの定着下限温度は140〜150[℃]程度である。尚、低温定着性の評価条件は、以下のとおりである。紙送りの線速度:120〜150[mm/sec]、面圧:1.2[kgf/cm2]、ニップ幅3[mm]である。また、ホットオフセットの評価条件は、紙送りの線速度を50[mm/sec]、面圧2.0[kgf/cm2]、ニップ幅4.5[mm]と設定した。
1)低温定着性(5段階評価)
◎:130[℃]未満、○:130〜140[℃]、□:140〜150[℃]、△:150〜160[℃]、×:160[℃]以上
2)耐ホットオフセット性(5段階評価)
◎:201[℃]以上、○:200〜191[℃]、□:190〜181[℃]、△:180〜171[℃]、×:170[℃]以下
トナー試料20[g]を20[ml]のガラス瓶に入れ、50回程度ガラス瓶をタッピングし試料を密に固めた後、50[℃]の高温槽に24時間放置し、その後針入度試験器を用いて針入度を以下のように求めた。
3)耐熱保存性(5段階評価)
◎:貫通、○:〜25[mm]、□25〜20[mm]、△:20〜15[mm]、×:15[mm]以下
(態様A)
弾性材料の硬度が互いに異なる積層構造のブレード部材1401で構成され、ブレード部材1401の先端稜線部1403を表面移動する感光体10等の被清掃部材の表面に当接して感光体10の表面から付着物を除去するクリーニングブレード1400において、先端稜線部1403を含むクリーニング層は、樹脂で含浸処理され、あるいは高硬度の弾性材料で形成され、かつ、ブレード部材全体の永久伸びの値を3.0[%]以下に規定した。
これによれば、上記実施形態について説明したように、先端稜線部に樹脂を含浸して先端稜線部の硬度を比較的高くするためには、単層構造のブレード部材を用いた場合では、永久伸びが小さく、かつ、比較的低硬度の弾性材料を使用する必要がある。含浸処理によって先端稜線部を高硬度化するために、低硬度の弾性材料を基材として用いた場合には、高硬度の弾性材料を基材として用いる場合に比べて、より含浸量を増やさなければならず、含浸時間を長くしたり、あるいは含浸塗工液の濃度を高めたりする必要がある。これらの結果、製造時間が長くなることによるコストアップ、あるいは含浸塗工液高濃度化による含浸塗工液のコストアップの不具合が発生する。そこで、本実施形態では、弾性材料の硬度が互いに異なる弾性部材を貼り合わせ、被清掃部材に接触するエッジ層1401aを高硬度の弾性材料として、先端稜線部1403を含むクリーニング層を含浸処理する。低硬度の弾性材料に含浸処理することに比べて短時間に形成可能な二層の積層構造のブレード部材を採用している。先端稜線部1403を含むクリーニング層は、樹脂で含浸処理され、あるいは高硬度の弾性材料で形成して高硬度化するとともに、エッジ層1401aとバックアップ層1401bと先端稜線部1403の永久伸びの組合せによって、ブレード部材全体の永久伸びの値を3.0[%]以下に規定した。上記検証実験で示したように、感光体10に当接する先端稜線部1403における変形が小さく当接面積が広くなることを抑制でき、当接圧力を高くすることができ、かつ、経時でのヘタリが生じ難くすることができることがわかった。
これは、感光体10に接触するエッジ層1401aに貼り合わせたバックアップ層1401bが、エッジ層1401aや先端稜線部1403に比べて、硬度が低く、かつ、永久伸びの値が小さいことで、ブレード部材全体での経時でのヘタリが抑制されたためと考えられる。これにより、ブレード部材全体の永久伸びの値を3.0[%]以下にすることで、特許文献1に記載のクリーニングブレードに比べて、ブレード部材1401を長期に亘って感光体10に当接させ続けてもヘタリが生じ難く、初期の当接状態を維持することができる。また、ブレード部材1401の先端稜線部1403を含むクリーニング層に含浸処理して高硬度化し、あるいはクリーング層を高硬度の弾性材料で形成することで、先端稜線部1403の硬度を、少なくとも、エッジ層1401a及びバックアップ層1401bよりも高くすることで、当接圧力を高く設定することができたためと考えられる。これにより、感光体10に当接したとき、先端稜線部1403の変形が小さく、当接面積が広くなることを抑制でき、クリーニング性能を向上させることができる。
(態様A)において、ブレード部材1401は、先端稜線部1403を含む含浸部1405等のクリーニング層と、感光体10の表面に対向する対向面を有するエッジ層1401aと、感光体対向面1404と反対側の感光体非対向面を有するバックアップ層1401bとを備え、含浸部1405とエッジ層1401aとバックアップ層1401bとは、弾性材料の硬度が互いに異なる。
これによれば、上記実施形態の実施例について説明したように、単層構造のブレード部材の先端稜線部に含浸処理して高硬度化する場合に比べて、少なくともエッジ層とバックアップ層とからなる二層の積層構造でブレード部材を構成し、かつ、先端稜線部1403に含浸処理して高硬度化している。これにより、製造時間が長くなることによるコストアップ又は含浸塗工液高濃度化による含浸塗工液のコストアップ及び経時でのヘタリを抑制しつつ、長期に亘って良好なクリーニング性能を維持させることができる。
(態様A)又は(態様B)において、含浸部1405の弾性材料のヤング率が、エッジ層1401a及びバックアップ層1401bに比べて大きい。
これによれば、上記実施形態の実施例について説明したように、先端稜線部1403を含む含浸部1405のヤング率を、エッジ層1401a及びバックアップ層1401bより大きくすることで、先端稜線部1403が像担持体に当接する当接圧力を高く設定することができる。
(態様A)〜(態様C)において、含浸部1405の弾性材料のヤング率はエッジ層1401aより大きく、エッジ層1401aの弾性材料のヤング率はバックアップ層1401bより大きい。
これによれば、上記実施形態の実施例について説明したように、先端稜線部1403のヤング率を、エッジ層1401a及びバックアップ層1401bより大きくすることで、当接圧力を高く設定することができる。バックアップ層1401bは、エッジ層1401aに比べて、ヤング率が低くて永久伸びの値が小さいことで、ブレード部材全体での経時でのヘタリを抑制できる。これにより、ブレード部材1401を長期に亘って感光体10に当接させ続けてもヘタリが生じ難く、初期の当接状態を維持することができる。
(態様A)〜(態様D)において、クリーニング層の先端稜線部近傍の弾性仕事率が、40[%]以上である。
これによれば、上記実施形態の実施例について説明したように、低温環境下でも塑性変形によるクリーニング不良や局所的な磨耗が発生することを抑制させることができる。
(態様A)〜(態様E)のいずれかにおいて、先端稜線部1403に、少なくともトリシクロデカンまたはアダマンタン骨格を有するアクリレートまたはメタクリレートを含む紫外線硬化樹脂で架橋構造が形成されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、トナー除去性能が大幅に向上し、クリーニングブレードの摩耗が低減され、長期に亘って良好なクリーニング性能が維持できる。また、クリーニングブレードと感光体間の摩擦係数が低減され、感光体摩耗量が低減され、感光体寿命及び画像形成装置の長寿命化が図れる。更に、クリーニングブレードが、トナーの添加剤等を感光体表面へ擦りつけないため、白抜け状の異常画像の発生がない。
(態様F)において、トリシクロデカンまたはアダマンタン骨格を有するアクリレートまたはメタクリレートが、官能基数1〜6である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、ブレード部材の先端稜線部の硬度をより大きくすることができ、これによりブレード部材の先端稜線部の変形しすぎを抑制することが可能となり、当接圧力を高くでき、ヘタリを抑制しつつ、長期に亘って良好なクリーニング性能を維持することができる。
(態様F)又は(態様G)において、トリシクロデカンまたはアダマンタン骨格を有するアクリレートまたはメタクリレートの分子量が、500以下である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、トリシクロデカンまたはアダマンタン骨格を有するアクリレートまたはメタクリレートの分子量500以下にすることで、分子サイズが小さくなるためクリーニングブレードに含浸し易く高硬度化が容易になる。
(態様F)〜(態様H)のいずれかにおいて、トリシクロデカンまたはアダマンタン骨格を有するアクリレートまたはメタクリレートに、分子量100〜1500のアクリレートモノマーを混合する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、トリシクロデカンまたはアダマンタン骨格を有するアクリレートまたはメタクリレートに、分子量100〜1500のアクリレートモノマーを混合することで、ハケ塗り、スプレー塗工、ディップ塗工等によってブレード部材に樹脂を含浸させることができるようになる。
感光体10等の像担持体と、像担持体の表面に接触し、その表面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部材とを備え、像担持体上に形成した画像を最終的に記録媒体に転移させる画像形成装置において、クリーニング部材として、(態様A)〜(態様I)のいずれかに記載のクリーニングブレードを用いる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、長期に亘って像担持体のクリーニングを良好に行うことができ、良好な画像形成を行うことができる。
感光体10等の像担持体と、像担持体の表面に接触し、その表面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部材とを備え、画像形成装置に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジ121において、クリーニング部材として、(態様A)〜(態様I)のいずれかに記載のクリーニングブレードを用いる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、経時でのブレード部材のヘタリを抑制しつつ、クリーニング性能を向上させることができる。また、プロセスカートリッジの形態を取ることで、操作性を向上できる。
5 クリーニングブレード
10 感光体
100 プリンタ
120 画像形成部
121 プロセスカートリッジ
130 給紙部
160 中間転写装置
1400 クリーニングブレード
1401 ブレード部材
1401a エッジ層
1401b バックアップ層
1402 支持部材
1403 先端稜線部
1404 感光体対向面
1405 含浸部
1500 クリーニングブレード
1501 ブレード部材
1502 支持部材
1503 先端稜線部
1504 感光体対向面
1505 含浸部
1600 クリーニングブレード
1601 ブレード部材
1601a エッジ層
1601b バックアップ層
1602 支持部材
1603 先端稜線部
1604 感光体対向面
1605 含浸部
1700 クリーニングブレード
1701 ブレード部材
1701a エッジ層
1701b バックアップ層
1702 支持部材
1703 先端稜線部
1704 感光体対向面
1705 含浸部
1800 クリーニングブレード
1801 ブレード部材
1801a エッジ層
1801b バックアップ層
1802 支持部材
1803 先端稜線部
1804 感光体対向面
1805 含浸部
1900 クリーニングブレード
1901 ブレード部材
1901a エッジ層
1901b バックアップ層
1902 支持部材
1903 先端稜線部
1904 感光体対向面
1905 含浸部
Claims (11)
- 弾性材料の硬度が互いに異なる積層構造のブレード部材で構成され、該ブレード部材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被清掃部材の表面から付着物を除去するクリーニングブレードにおいて、
上記先端稜線部を含むクリーニング層は、樹脂で含浸処理され、あるいは高硬度の弾性材料で形成され、かつ、上記ブレード部材全体の永久伸びの値を3.0[%]以下に規定したことを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1記載のクリーニングブレードにおいて、
上記ブレード部材は、上記クリーニング層と、上記被清掃部材の表面に対向する対向面を有するエッジ層と、上記対向面と反対側の非対向面を有するバックアップ層とを備え、上記クリーニング層と上記エッジ層と上記バックアップ層とは、弾性材料の硬度が互いに異なることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1又は2に記載のクリーニングブレードにおいて、
上記クリーニング層の弾性材料のヤング率が、上記エッジ層及び上記バックアップ層に比べて大きいことを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のクリーニングブレードにおいて、
上記クリーニング層の弾性材料のヤング率は上記エッジ層より大きく、上記エッジ層の弾性材料のヤング率は上記バックアップ層より大きいことを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のクリーニングブレードにおいて、
上記クリーニング層の先端稜線部近傍の弾性仕事率が、40[%]以上であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のクリーニングブレードにおいて、
上記先端稜線部に、少なくともトリシクロデカンまたはアダマンタン骨格を有するアクリレートまたはメタクリレートを含む紫外線硬化樹脂で架橋構造が形成されていることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項6記載のクリーニングブレードにおいて、
上記トリシクロデカンまたはアダマンタン骨格を有するアクリレートまたはメタクリレートが、官能基数1〜6であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項6又は7に記載のクリーニングブレードにおいて、
上記トリシクロデカンまたはアダマンタン骨格を有するアクリレートまたはメタクリレートの分子量が、500以下であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項6〜8のいずれか1項に記載のクリーニングブレードにおいて、
上記トリシクロデカンまたはアダマンタン骨格を有するアクリレートまたはメタクリレートに、分子量100〜1500のアクリレートモノマーを混合することを特徴とするクリーニングブレード。 - 像担持体と、上記像担持体の表面に接触し、その表面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部材とを備え、上記像担持体上に形成した画像を最終的に記録媒体に転移させる画像形成装置において、
上記クリーニング部材として、請求項1〜9のいずれか1項に記載のクリーニングブレードを用いることを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、上記像担持体の表面に接触し、その表面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部材とを備え、画像形成装置に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
上記クリーニング部材として、請求項1〜9のいずれか1項に記載のクリーニングブレード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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