JP2016148791A - Cleaning blade, image formation apparatus and process cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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に関するものである。 The present invention relates to a cleaning blade, an image forming apparatus, and a process cartridge.
従来、電子写真式の画像形成装置では、被清掃部材たる感光体などの像担持体について、転写紙や中間転写体へトナー像を転写した後の表面に付着した不必要な転写残トナーはクリーニング手段たるクリーニング装置によって除去している。
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。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。
Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus, unnecessary transfer residual toner adhering to a surface after transferring a toner image to a transfer paper or an intermediate transfer member is cleaned on an image carrier such as a photosensitive member as a member to be cleaned. It is removed by means of a cleaning device.
As a cleaning member of this cleaning device, one that uses a strip-shaped cleaning blade is well known because it can generally be simplified in configuration and has excellent cleaning performance. Then, the base end of the cleaning blade is supported by a support member, and the leading edge portion is pressed against the peripheral surface of the image carrier, and the toner remaining on the image carrier is damped and scraped off and removed.
また、前記画像形成装置は、得られたトナー像を用紙に転写し、加熱溶融させて定着させることにより画像を形成する。この定着処理では、トナーを加熱溶融させるために多くの電力が必要となるため、省エネルギー化を図る観点から、結着樹脂として結晶性樹脂を含む低温定着性のトナーが用いられている。
このような低温定着性のトナーにおいて、耐熱性を両立させるために、結晶性樹脂の熱特性を制御する提案がされている。
結晶性樹脂の熱特性を制御しておけば、クリーニング時に摩擦熱が発生しても、トナーの溶融に伴うクリーニング不良をある程度は低減できる。
In addition, the image forming apparatus forms an image by transferring the obtained toner image onto a sheet, heat-melting and fixing. In this fixing process, since a large amount of electric power is required to heat and melt the toner, a low-temperature fixing toner containing a crystalline resin as a binder resin is used from the viewpoint of energy saving.
In such a low-temperature fixable toner, proposals have been made to control the thermal characteristics of the crystalline resin in order to achieve both heat resistance.
By controlling the thermal characteristics of the crystalline resin, even if frictional heat is generated during cleaning, it is possible to reduce cleaning defects accompanying melting of the toner to some extent.
しかしながら、クリーニング部材によってトナーに大きな圧力が加えられると、トナーに含まれる結晶性樹脂の結晶層がずれて変形するので、変形したトナーがクリーニング部材と感光体との間をすり抜けやすくなる。これにより、すり抜けたトナーが感光体表面にフィルム状に付着すると、画像品質に影響を与える。 However, when a large pressure is applied to the toner by the cleaning member, the crystalline layer of the crystalline resin contained in the toner is displaced and deformed, so that the deformed toner easily slips between the cleaning member and the photosensitive member. As a result, if the slipped toner adheres to the surface of the photoreceptor in the form of a film, the image quality is affected.
また、弾性体で構成されているクリーニングブレードは像担持体との摺擦において稜線が変形を繰り返す、いわゆるスティックスリップ運動を起こすため、重合法等により形成された小粒径で球形に近いトナー(以下、重合トナー)が、ブレードと像担持体との間に形成される僅かな隙間をすり抜けてしまう。この時、前記の結晶性樹脂を用いた低温定着性トナーは押しつぶされ、弾性体ブレードの表面に融着してクリーニング機能を低下させたり、像担持体の表面に融着して画像不良となる。 In addition, the cleaning blade made of an elastic body causes a so-called stick-slip motion in which the ridge line repeatedly deforms during sliding with the image carrier, so that a toner having a small particle size and a nearly spherical shape formed by a polymerization method or the like ( Hereinafter, the polymerized toner) passes through a slight gap formed between the blade and the image carrier. At this time, the low-temperature fixable toner using the crystalline resin is crushed and fused to the surface of the elastic blade to lower the cleaning function, or fused to the surface of the image carrier to cause an image defect. .
本発明者らは、前記課題に鑑み鋭意検討を重ねた結果、特許文献1にて、弾性ブレードの先端稜線部を含む部分にアクリル/メタクリル樹脂が含浸され、且つ、先端稜線部を含む該弾性ブレードの表面に弾性ブレードよりも硬い表面層を設けたことを特徴とするクリーニングブレードを提案した。
As a result of intensive studies in view of the above problems, the inventors of the present invention disclosed in
従来のクリーニングブレードでは、先端稜線部を含む表面に弾性ブレードよりも硬い表面層を設け、かつ先端稜線部を含む部分にアクリル/メタクリル樹脂を含浸させることで、ブレードが像担持体と摺擦する際のスティックスリップを極限まで小さくすることが出来る。これにより、先端稜線部の像担持体への追従性が向上して、トナーのすり抜けを抑制するだけでなく、低温定着が可能な結晶性樹脂を配合した低温定着性トナーを用いた場合に、仮にトナーがすり抜けたとしても、変形しやすい低温定着トナーが押しつぶされ変形することも抑制できる。 In the conventional cleaning blade, a surface layer harder than the elastic blade is provided on the surface including the tip ridge portion, and the portion including the tip ridge portion is impregnated with acrylic / methacrylic resin so that the blade slides on the image carrier. The stick slip at the time can be reduced to the limit. As a result, the followability to the image carrier of the tip ridge line portion is improved, and when using a low-temperature fixability toner containing a crystalline resin capable of low-temperature fix as well as suppressing toner slipping, Even if the toner slips through, the low-temperature fixing toner that is easily deformed can be prevented from being crushed and deformed.
しかしながら、近年の重合トナーの小粒径化に伴い使用されてきている数nmのナノシリカが、クリーニングブレードの稜線摩耗を促進するという問題がある。とくに冬場などの低温環境では、クリーニング工程においてトナー内部からのナノシリカ脱落量が多くなるため、これがクリーニングブレードの稜線に堆積し、徐々にすり抜けていく際にクリーニングブレードを大きく摩耗させる。 However, nano-silica having a thickness of several nanometers, which has been used with the recent reduction in the particle size of polymerized toner, has a problem of promoting ridge wear of the cleaning blade. In particular, in a low temperature environment such as winter, the amount of nanosilica falling from the inside of the toner increases in the cleaning process, and this accumulates on the ridgeline of the cleaning blade and greatly wears the cleaning blade as it slips through.
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、とくに低温環境におけるクリーニングブレードの摩耗増大を抑制し、かつ異常摩耗及び異音の発生を抑制しつつ、先端稜線部のめくれを抑制し、かつ、先端稜線部の被清掃部材に対する追随性を良好にでき、長期に渡って均一なクリーニング性能を維持することが可能なクリーニングブレードを提供することである。 The present invention has been made in view of the above background, and its purpose is to suppress the increase in wear of the cleaning blade, particularly in a low-temperature environment, and to turn up the tip ridge line portion while suppressing the occurrence of abnormal wear and abnormal noise. It is an object of the present invention to provide a cleaning blade that can suppress and improve the followability of a tip ridge line portion to a member to be cleaned and can maintain a uniform cleaning performance over a long period of time.
さらに、本発明者らの検討の結果、弾性ブレードのゴム特性や、弾性ブレードに含浸される紫外線硬化樹脂の特性が重要であることを見出した。
上記目的を達成するための本発明は、
弾性ブレードを有し、前記弾性ブレードの先端稜線部に当接する被清掃部材の表面から被清掃部材表面に付着した残留物を除去するクリーニングブレードであって、
前記弾性ブレードは、基材と、前記基材の先端稜線部を含む表面に形成された表面層とからなり、
前記基材はシクロヘキサノンに浸漬させた際の平衡膨潤率が200%以上のウレタンゴムで構成され、
前記基材の先端稜線部を含む部分に該ウレタンゴムとアクリル/メタクリル樹脂との混合層を有し、
前記表面層は、アクリル/メタクリル樹脂からなり、前記基材の先端面全面及び基材の下面の先端稜線部を含む領域に形成されている
ことを特徴とするクリーニングブレード、である。
Furthermore, as a result of the study by the present inventors, it has been found that the rubber characteristics of the elastic blade and the characteristics of the ultraviolet curable resin impregnated in the elastic blade are important.
To achieve the above object, the present invention provides:
A cleaning blade that has an elastic blade and removes residue adhered to the surface of the member to be cleaned from the surface of the member to be cleaned that is in contact with the tip ridge line portion of the elastic blade,
The elastic blade is composed of a base material and a surface layer formed on a surface including a tip ridge portion of the base material,
The base material is composed of urethane rubber having an equilibrium swelling ratio of 200% or more when immersed in cyclohexanone,
Having a mixed layer of the urethane rubber and acrylic / methacrylic resin in a portion including the tip ridge line portion of the substrate;
The surface layer is made of acrylic / methacrylic resin, and is formed in a region including the entire front end surface of the base material and the front end ridge line portion of the lower surface of the base material.
本発明のクリーニングブレードは、経時使用時も弾性ブレードに適度なスティックスリップ運動をさせることで、とくに低温環境における稜線の摩耗を抑制し、かつ異音の発生を抑制しつつ、長期に渡って均一なクリーニング性能を発揮させることが可能となるという優れた効果を有する。 The cleaning blade according to the present invention allows the elastic blade to perform an appropriate stick-slip motion even when used over time, thereby suppressing wear on the ridgeline particularly in a low temperature environment and suppressing the generation of abnormal noise, and uniform over a long period of time. It has an excellent effect that it is possible to exhibit a good cleaning performance.
本発明のクリーニングブレードは、弾性ブレードを有し、前記弾性ブレードの先端稜線部に当接する被清掃部材の表面から被清掃部材表面に付着した残留物を除去するクリーニングブレードであって、前記弾性ブレードは、基材と、前記基材の先端稜線部を含む表面に形成された表面層とからなり、前記基材はシクロヘキサノンに浸漬させた際の平衡膨潤率が200%以上のウレタンゴムで構成され、前記基材の先端稜線部を含む部分に該ウレタンゴムとアクリル/メタクリル樹脂との混合層を有し、前記表面層は、アクリル/メタクリル樹脂からなり、前記基材の先端面全面及び基材の下面の先端稜線部を含む領域に形成されている。
本発明において、弾性ブレードを構成する基材の長手方向の面で、被清掃部材と対向する面を基材の下面といい、基材の先端稜線部を含む先端の面を先端面という。
また、弾性ブレードの長手方向の面で、被清掃部材と対向する面をブレード下面といい、弾性ブレードの先端稜線部を含む先端の面をブレード先端面という。
The cleaning blade according to the present invention is a cleaning blade having an elastic blade, which removes residues adhering to the surface of the member to be cleaned from the surface of the member to be cleaned that is in contact with the tip ridge line portion of the elastic blade. Is composed of a base material and a surface layer formed on the surface including the tip ridge portion of the base material, and the base material is made of urethane rubber having an equilibrium swelling ratio of 200% or more when immersed in cyclohexanone. The urethane rubber and an acrylic / methacrylic resin mixed layer are included in the portion including the tip ridge line portion of the base material, the surface layer is made of acrylic / methacrylic resin, and the whole tip surface of the base material and the base material It is formed in the area | region containing the front-end | tip ridgeline part of the lower surface.
In the present invention, the surface in the longitudinal direction of the base material constituting the elastic blade and facing the member to be cleaned is referred to as the lower surface of the base material, and the front surface including the tip ridge line portion of the base material is referred to as the front surface.
In addition, the surface in the longitudinal direction of the elastic blade that faces the member to be cleaned is referred to as a blade lower surface, and the tip surface including the tip ridge line portion of the elastic blade is referred to as a blade tip surface.
弾性ブレードの基材として、常温環境においてシクロヘキサノンに浸漬させた際の平衡膨潤率が200%以上のウレタンゴムを用いる。この条件を満たさないものは、ゴムの架橋密度が高いため、アクリル/メタクリル樹脂を速やかに含浸させることが難しく、充分な改質効果が得られない。また非含浸部の剛性が高いため、像担持体との当接が強くなりすぎてしまい、早期に多大な稜線摩耗が起こりクリーニング性能を低下させる。ウレタンゴムの常温環境においてシクロヘキサノンに浸漬させた際の平衡膨潤率は、好ましくは200〜300%である。
本発明においては、前記基材は、先端稜線部を含む部分に、アクリル/メタクリル樹脂となるモノマー材料を含浸させて紫外線硬化して得られる、アクリル/メタクリル樹脂とウレタンゴムの混合層を有する。ゴム内部に樹脂の網目鎖が形成されることで、ゴム自体の架橋密度が擬似的に増加し、耐摩耗性が向上すると考えられる。
そして、先端稜線部を含むブレード先端面は全面に、ブレード下面は先端稜線部を含む領域に、アクリル/メタクリル樹脂の表面層が形成される。この剛直な表面層の効果により、弾性ブレードは変形し難く、クリーニングブレードの先端稜線部の引き込まれを抑制し、スティックスリップ運動を抑えることができる。
ブレード下面については、表面層は、先端稜線部を含む2mm以上の範囲が好ましく、ブレード下面の全面に表面層が形成されても良いが、先端稜線部を含む5mm程度の範囲に形成されることがより好ましい。
As the base material of the elastic blade, urethane rubber having an equilibrium swelling ratio of 200% or more when immersed in cyclohexanone in a normal temperature environment is used. Those that do not satisfy this condition have a high crosslinking density of the rubber, so that it is difficult to quickly impregnate the acrylic / methacrylic resin, and a sufficient modification effect cannot be obtained. Further, since the rigidity of the non-impregnated portion is high, the contact with the image carrier becomes too strong, and a great amount of ridge line wear occurs at an early stage, thereby deteriorating the cleaning performance. The equilibrium swelling ratio when urethane rubber is immersed in cyclohexanone in a room temperature environment is preferably 200 to 300%.
In the present invention, the base material has a mixed layer of an acrylic / methacrylic resin and urethane rubber obtained by impregnating a monomer material that becomes an acrylic / methacrylic resin into a portion including a tip ridge line portion and curing with ultraviolet rays. By forming a resin network chain inside the rubber, it is considered that the crosslink density of the rubber itself increases in a pseudo manner and wear resistance is improved.
Then, a surface layer of acrylic / methacrylic resin is formed on the entire surface of the blade tip including the tip ridge line portion, and on the lower surface of the blade including the tip ridge line portion. Due to the effect of the rigid surface layer, the elastic blade is not easily deformed, and the leading edge portion of the cleaning blade can be prevented from being pulled in and stick-slip motion can be suppressed.
As for the lower surface of the blade, the surface layer is preferably in a range of 2 mm or more including the tip ridge line portion, and the surface layer may be formed on the entire surface of the blade lower surface, but is formed in a range of about 5 mm including the tip ridge line portion. Is more preferable.
アクリル/メタクリル樹脂とウレタンゴムとの混合層は、表面から50〜300μmの内部までの範囲とすることが好ましい。混合層の表面からの深さが小さすぎると混合層による改質をして、その表面に表面層を形成しても、耐久性能が充分ではなく、長期の使用によって稜線部の摩耗が大幅に進み、その結果、クリーニング性が低下するおそれがある。逆に混合層の深さが大きすぎると先端稜線部が剛直となりすぎて、とくに低温環境での摩耗増大を招くおそれがある。これに対して、上記条件を満たす混合層を有するウレタンゴムでは、先端稜線部に効率良くアクリル/メタクリル樹脂を含有し充分な改質効果が得られ、さらにその表面に表面層を形成することで、良好に耐摩耗性を向上させることができる。
混合層の厚みは、弾性ブレードの断面を顕微IRにより計測することにより判断できる。顕微IR装置は日本分光株式会社製FT/IR−6200(IRT−7000付属)を用いて測定することができる。弾性ブレードの断面薄片を切り出し、その切片をSiウェハ上に固定し、断面を顕微IRで測定できる。顕微IR法では、ATR法で測定することが好ましい。例えば、硬化性樹脂にアクリル樹脂を用いた場合は、未反応のアクリル基(C=C)起因のスペクトル810cm-1のピークの存在する部分までアクリルが含浸していることが確認できる。
The mixed layer of acrylic / methacrylic resin and urethane rubber is preferably in a range from the surface to the inside of 50 to 300 μm. If the depth from the surface of the mixed layer is too small, even if it is modified by the mixed layer and the surface layer is formed on the surface, the durability performance is not sufficient, and the wear of the ridge line part is greatly increased by long-term use. As a result, there is a possibility that the cleaning performance is deteriorated. On the other hand, if the depth of the mixed layer is too large, the tip ridge line portion becomes too rigid, which may cause an increase in wear particularly in a low temperature environment. On the other hand, in the urethane rubber having a mixed layer that satisfies the above conditions, an acrylic / methacrylic resin is efficiently contained in the tip ridge line portion to obtain a sufficient modification effect, and a surface layer is formed on the surface thereof. Good wear resistance can be improved.
The thickness of the mixed layer can be determined by measuring the cross section of the elastic blade with microscopic IR. The microscopic IR apparatus can be measured using FT / IR-6200 (attached to IRT-7000) manufactured by JASCO Corporation. A cross-sectional slice of the elastic blade is cut out, the section is fixed on a Si wafer, and the cross-section can be measured by microscopic IR. In the microscopic IR method, it is preferable to measure by the ATR method. For example, when an acrylic resin is used as the curable resin, it can be confirmed that the acrylic is impregnated to the portion where the peak of the spectrum 810 cm −1 due to the unreacted acrylic group (C═C) exists.
また上記ウレタンゴムを用いることで、前記の含浸および紫外線硬化による耐摩耗性向上の効果を最大限に得ることが可能となる。これはアクリル/メタクリル樹脂とウレタンゴムとの混合層における擬似架橋構造が、上記特性を持つウレタンゴムにおいて適度なバランスを発現するためと考えられる。この混合層を形成するアクリル/メタクリル樹脂は、少なくとも官能基当量分子量200以下、官能基数2の脂環アクリレートモノマーを含むアクリル材料を用いて得られるものが好ましく、ゴムを適度に改質することが可能となる。
官能基当量分子量200以下、官能基数2の脂環アクリレートモノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、などのトリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。前記トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。該市販品としては、例えば、商品名:A−DCP(新中村化学工業株式会社製)、などが挙げられる。
混合層を形成するアクリル/メタクリル樹脂としては、少なくとも官能基当量分子量200以下、官能基数2の脂環アクリレートモノマーを90%以上含むことが好ましい。
Further, by using the urethane rubber, it is possible to obtain the maximum effect of improving the wear resistance by the impregnation and ultraviolet curing. This is presumably because the pseudo-crosslinked structure in the mixed layer of acrylic / methacrylic resin and urethane rubber expresses an appropriate balance in the urethane rubber having the above characteristics. The acrylic / methacrylic resin forming this mixed layer is preferably obtained by using an acrylic material containing an alicyclic acrylate monomer having at least a functional group equivalent molecular weight of 200 or less and a functional group number of 2 and can appropriately modify rubber. It becomes possible.
The alicyclic acrylate monomer having a functional group equivalent molecular weight of 200 or less and a functional group number of 2 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, tricyclodecane dimethanol diacrylate, tricyclodecane dimethanol dimer Examples include (meth) acrylate compounds having a tricyclodecane structure such as methacrylate. As the (meth) acrylate compound having the tricyclodecane structure, an appropriately synthesized compound or a commercially available product may be used. As this commercial item, brand name: A-DCP (made by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) etc. are mentioned, for example.
The acrylic / methacrylic resin forming the mixed layer preferably contains at least 90% of an alicyclic acrylate monomer having a functional group equivalent molecular weight of 200 or less and a functional group number of 2.
混合層はブレード先端面全面とブレード下面に形成されることが好ましい。ブレード下面の混合層は、ブレードの自由端長(ゴム裏に板金の無い先端部分、製品形状によって異なる)の全範囲にまで設けてもよいが、好ましくは先端稜線部から5mm程度の範囲である。
またブレード下面の裏側(図1(b)の62d側)面については、混合層はなくてもよいが、ディッピング法で混合層を形成する場合は62d側の面にも含浸されるため、混合層を有していてもよい。尚、ディッピングの時に先端稜線部62cを下向きに浸漬すると62dの側には混合層が形成されず、このような構成でも、本発明の効果は同様に発揮される。
The mixed layer is preferably formed on the entire blade tip surface and the blade lower surface. The mixed layer on the lower surface of the blade may be provided over the entire range of the free end length of the blade (tip portion without sheet metal on the back of the rubber, depending on the product shape), but is preferably in the range of about 5 mm from the tip ridge line portion. .
Also, the back side (62d side in FIG. 1 (b)) of the lower surface of the blade may not have a mixed layer, but when the mixed layer is formed by dipping, the surface on the 62d side is also impregnated. It may have a layer. When the tip
また、弾性ブレードの先端稜線部は、官能基当量分子量110以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレート骨格を有する化合物をモノマー成分として含む材料を用いて形成されたアクリル/メタクリル樹脂で覆うことが好ましく、弾性ブレード先端部の動きを適度に抑制し、耐摩耗性を高めることが可能となる。官能基当量分子量110以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレート骨格を有する化合物は、表面層を形成するモノマー成分の主成分であることが好ましい。
また、この表面層は、膜厚が最大5μmとなるように形成することが好ましい。これにより、先端稜線部に充分な耐摩耗性を付与しながらも、表面層を硬く、または厚くしすぎることに起因して、先端稜線部の像担持体表面への追随性の低下して、均一な当接状態が得られずトナーのすり抜けが増大してクリーニング不良が発生し易くなったり、異音の発生を生じ易くなったりすることを抑制できる。表面層の膜厚は、より好ましくは0.5〜5μmである。このように表面層を薄くして、経時使用において短時間で弾性ブレードが被清掃部材に接触しても、弾性ブレードの基材とアクリル/メタクリル樹脂とが混在した弾性ブレードよりも硬度が高い混合層部分が被清掃部材と接触するため、摩耗進行後も摩耗面の摩擦係数を抑制し、スティックスリップ運動の発生を抑えることができる。
官能基当量分子量110以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレート骨格を有する化合物としては、ペンタエリスリトール・トリアクリレート(ダイセルオルネクス社製PETIAまたはPETRA、官能基数3と4の混合、当量分子量108)、ジペンタエリスリトール・ヘキサアクリレート(新中村化学工業社製A−9550、官能基数6、当量分子量96)等が挙げられる。
Further, the tip ridge portion of the elastic blade is covered with an acrylic / methacrylic resin formed using a material containing a compound having a functional group equivalent molecular weight of 110 or less and a pentaerythritol / triacrylate skeleton having 3 to 6 functional groups as a monomer component. It is preferable that the movement of the tip of the elastic blade is moderately suppressed and the wear resistance can be improved. The compound having a pentaerythritol triacrylate skeleton having a functional group equivalent molecular weight of 110 or less and a functional group number of 3 to 6 is preferably the main component of the monomer component forming the surface layer.
The surface layer is preferably formed so as to have a maximum film thickness of 5 μm. Thereby, while giving sufficient wear resistance to the tip ridge line portion, due to the fact that the surface layer is too hard or too thick, the followability to the image carrier surface of the tip ridge line portion is reduced, It can be prevented that a uniform contact state cannot be obtained and toner slip-through increases to easily cause a cleaning failure or to generate abnormal noise. The film thickness of the surface layer is more preferably 0.5 to 5 μm. Even when the elastic blade contacts the member to be cleaned in a short time when used over time, the surface layer is thinned, and the hardness is higher than the elastic blade in which the elastic blade base material and acrylic / methacrylic resin are mixed. Since the layer portion is in contact with the member to be cleaned, the friction coefficient of the wear surface can be suppressed even after the progress of wear, and the occurrence of stick-slip motion can be suppressed.
As the compound having a functional group equivalent molecular weight of 110 or less and a pentaerythritol / triacrylate skeleton having 3 to 6 functional groups, pentaerythritol / triacrylate (PETIA or PETRA manufactured by Daicel Ornex Co., Ltd., mixing of 3 and 4 functional groups, equivalent molecular weight) 108), dipentaerythritol hexaacrylate (A-9550 manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.,
また、前記表面層のアクリル/メタクリル樹脂が、モノマー成分として、更にパーフルオロポリエーテル骨格を有し、官能基数2以上のアクリルモノマーを含むことが好ましい。モノマー成分として、更にパーフルオロポリエーテル骨格を有し、官能基数2以上のアクリルモノマーを含むことにより、更に耐摩耗性を高めることができる。
パーフルオロポリエーテル骨格を持ち、官能基2以上のアクリレートとしては、ダイキン社製:OPTOOL DAC-HP(固形分濃度20質量%)、DIC社製:メガファックRS−75(固形分濃度40質量%)などが挙げられる。
パーフルオロポリエーテル骨格を有し、官能基数2以上のアクリルモノマーは、表面層を形成するアクリル/メタクリル樹脂の全モノマー成分に対して、0.1〜5質量%含まれることが好ましく、より好ましくは0.1〜2質量%程度である。
Further, the acrylic / methacrylic resin of the surface layer preferably contains an acrylic monomer having a perfluoropolyether skeleton and having two or more functional groups as a monomer component. By further including an acrylic monomer having a perfluoropolyether skeleton and a functional group number of 2 or more as the monomer component, the wear resistance can be further improved.
As an acrylate having a perfluoropolyether skeleton and having two or more functional groups, Daikin Corporation: OPTOOL DAC-HP (solid content concentration: 20% by mass), DIC Corporation: Megafuck RS-75 (solid content concentration: 40% by mass) ) And the like.
The acrylic monomer having a perfluoropolyether skeleton and having 2 or more functional groups is preferably contained in an amount of 0.1 to 5% by mass, more preferably, based on the total monomer components of the acrylic / methacrylic resin forming the surface layer. Is about 0.1 to 2% by mass.
図5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の拡大断面図である。図1(a)は、クリーニングブレード62が感光体3の表面に当接している状態の説明図であり、図1(b)は、クリーニングブレード62の先端稜線部62c近傍の拡大説明図である。
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、短冊形状の弾性ブレード622とで構成されている。弾性ブレード622は先端稜線部62cに含浸処理がなされ、アクリル/メタクリル樹脂とウレタン樹脂の混合層を有している。また、ブレード先端面62a全面とブレード下面62bの先端稜線部を含む領域には、ブレード長手方向にわたってアクリル/メタクリル樹脂の膜である表面層623が形成されている。
弾性ブレード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、クリーニング装置のケースに片持ち支持されている。
FIG. 5 is a perspective view of the
The
The
弾性ブレード622の基材としては、本発明ではシクロヘキサノンに浸漬させた際の平衡膨潤率が200%以上のウレタンゴムで構成される。感光体3の偏心や感光体3の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、23℃における反発弾性率が75%以上のウレタンゴムが好適である。
また、弾性ブレード622のウレタンゴムの硬度としては、JIS−A硬度計、またはASKER社のマイクロゴム硬度計MD−1などで測定し、JIS−A硬度が67°以下であるウレタンゴムが好ましい。この条件を満たさないものは、ゴムの架橋密度が高すぎて、後述するように、含浸処理による改質をして、その表面に表面層623を形成しても、耐久性能が充分ではなく、長期の使用によって稜線部の摩耗が大幅に進み、その結果、クリーニング性が低下するおそれがある。
In the present invention, the
Further, the urethane rubber hardness of the
なお、弾性ブレード622の硬さは含浸処理によるウレタンゴムそのものの改質で変化し、さらに表面層623の形成によっても影響を受けるので、各々の効果を調整することが必要である。
Note that the hardness of the
弾性ブレード622の先端稜線部62cへの含浸処理は、ハケ塗り、スプレー塗工、ディップ塗工などによって、アクリル/メタクリル樹脂となるモノマーを含む材料を含浸させることで可能である。混合層を形成するアクリル/メタクリル樹脂としては、少なくとも官能基当量分子量200以下、官能基数2の脂環アクリレートモノマーを含む材料を用いることが好ましい。混合層を有することにより、当接する弾性ブレード622の先端稜線部62cが感光体3表面移動方向に変形するのを抑制することができる。さらに、経時表面層摩耗によって内部が露出したときも内部への含浸作用により、同様に変形を抑制することができる。
The impregnation treatment to the tip
表面層623は、弾性ブレード622にアクリル/メタクリル樹脂となる材料を含浸させて所定時間風乾させた後に、スプレー塗工、ディップ塗工、あるいはスクリーン印刷等によって、クリーニングブレード62の先端稜線部62cを被覆することにより形成される。表面層623としては、官能基当量分子量350以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレート骨格を有する化合物をモノマー成分として含む材料を、ブレード先端面は全面に、ブレード下面は先端稜線部を含む2mm以上の範囲に、膜厚が最大5μmとなるよう調整して形成することが好ましい。この剛直な表面層623の効果により、弾性ブレード622は変形し難く、クリーニングブレード62の先端稜線部62cの引き込まれを抑制し、スティックスリップ運動を抑えることができる。
The
アクリル/メタクリル樹脂となるモノマーを含む材料を含浸させた後、または、表面層623による被覆を行った後に、紫外線を照射することで、図1に示すアクリル/メタクリル樹脂とウレタンゴムとの混合層部分62dを形成し、先端稜線部62cの硬度上昇を図る改質効果を生じさせることができる。特開2010−152295号公報に記載の弾性ブレードでは、イソシアネート化合物、フッ素化合物、シリコーン化合物等の含浸をさせて改質を行っているが、本実施形態のようにアクリル/メタクリル樹脂となるモノマーを含む材料を含浸させて紫外線を照射することで、さらに耐久性の向上を図ることができる。これは以下の理由によるものと考えられる。まず考えられるのは、ゴム内部にアクリル/メタクリル樹脂の網目鎖が形成されることで、ゴム自体の架橋密度が擬似的に増加し、耐摩耗性が向上している可能性である。この場合、アクリル/メタクリル樹脂とウレタンゴムが化学的にほとんど結合しないであろう点がポイントである。一般的にウレタンゴムを含浸操作で強化しようとする場合、含浸材料としてイソシアネートを用いることが多いが、イソシアネートはウレタンゴムと化学的に反応するので、架橋密度が上がりすぎてしまい、ゴムというよりガラスに近い状態となるため、エッジの動きが抑制されすぎて逆に耐摩耗性を悪化させることが考えられる。
もう一つの可能性として、混合層中のアクリル/メタクリル樹脂が、表面に追加されたアクリル/メタクリル樹脂に対し、いわゆる「アンカー効果」を発揮して、樹脂膜とゴムの密着性を増大させていることが考えられる。これによりアクリル/メタクリル樹脂の膜自体の耐久性が底上げされていると考えることもできる。
After impregnating a material containing a monomer that becomes an acrylic / methacrylic resin, or after coating with the
Another possibility is that the acrylic / methacrylic resin in the mixed layer exerts a so-called “anchor effect” on the acrylic / methacrylic resin added to the surface to increase the adhesion between the resin film and the rubber. It is possible that Accordingly, it can be considered that the durability of the acrylic / methacrylic resin film itself is increased.
上述のように、弾性ブレード622の基材として、反発弾性率が23℃で75%以上、かつ、JIS−A硬度が67°以下であるウレタンゴムが好ましい。この条件を満たさないものは、ゴム元来の架橋密度が高すぎて、アクリル樹脂が含浸しにくく充分な改質効果、すなわち耐久性向上効果は得られにくい。長時間浸漬によって大量のアクリル/メタクリル樹脂を含浸させることは可能であるが、同時に希釈溶媒も浸漬してしまうため、ゴムが膨潤して先端稜線部が90°を保てなくなり、稜線の真直度も低下するため、クリーニング性能が低下することがある。これに対して、上記条件を満たす架橋密度の低いウレタンゴムでは、比較的短時間、あるいは少量の希釈溶媒だけでアクリル/メタクリル樹脂を含浸させることが可能なので、充分な改質効果が得られ、耐摩耗性を向上させ、かつ弾性ブレードの大変形を抑制することでクリーニング性能を向上させることが可能となる。
As described above, urethane rubber having a rebound elastic modulus of 75% or more at 23 ° C. and a JIS-A hardness of 67 ° or less is preferable as the base material of the
混合層を形成するアクリル/メタクリル樹脂として、少なくとも官能基当量分子量200以下、官能基数2の脂環アクリレートモノマーを含む材料を用いて、弾性ブレード622の改質を行うことが好ましい。官能基当量分子量が小さく且つ官能基数が3以上の多い材料を用いると、架橋密度が上がりすぎてしまい、ゴムというよりガラスに近い状態となるため、先端稜線部の動きが抑制されすぎて、逆に耐摩耗性を悪化させることがある。また、官能基当量が大きすぎると、耐磨耗性を向上させる充分な効果が得られないことがある。
The
また、表面層623は先端稜線部から次第に薄くなるよう傾斜を持つよう設けることにより、表面層623を硬く、或いは厚く形成することに起因して、先端稜線部の感光体3への追随性が低下することを抑制し、クリーニング性を本来の弾性ブレードより向上させることができる。このように表面層623を薄くして、経時使用において短時間で弾性ブレード622が感光体3に接触しても、弾性ブレード622の基材とアクリル/メタクリル樹脂とが混在した弾性ブレード622よりも硬度が高い混合層部分が感光体3と接触するため、経時使用時の異常摩耗及び異音の発生を抑制することができる。
Further, the
本発明のクリーニングブレード62は、例えばウレタンゴムからなる弾性ブレード622の基材に対してディップ塗工によりアクリル/メタクリル樹脂となる材料を含浸させ、さらに表面層623を形成するアクリル/メタクリル樹脂となる材料をスプレー塗工した後、紫外線照射により樹脂を硬化させることにより得ることができる。
含浸させたアクリル/メタクリル樹脂となる材料を硬化させるために紫外線を照射するタイミングとしては、弾性ブレード622にアクリル/メタクリル樹脂となる材料を含浸させた後、表面層623を形成する前に、紫外線を照射してもよい。弾性ブレード622の基材となるウレタンゴムにアクリル/メタクリル樹脂となる材料を含浸させ、一度、紫外線を照射して含浸させたアクリル/メタクリル樹脂となる材料を硬化させた後に、表面層623を形成する樹脂で被覆する構成であれば、表面層623を形成する前にウレタンゴムとアクリル/メタクリル樹脂との混合層の状態を固定し、後から表面層623を形成するアクリル/メタクリル樹脂となる材料を塗布しても、混合層の状態が変化しないため、所望の混合層を有する弾性ブレード622を作製できる。
The
As the timing of irradiating the ultraviolet ray to cure the impregnated acrylic / methacrylic resin material, after the
本発明のクリーニングブレード62は、図1(b)中の矢印で示すように、混合層部分62dにおける弾性ブレード622の内部ほどウレタンゴムに対してアクリル/メタクリル樹脂の含有量が少なくなるような傾斜性が生じるように含浸させることが好ましい。
具体的には、短時間の含浸操作や含浸し難い条件で含浸操作を行うことで、含浸するアクリル/メタクリル樹脂となる材料の量を少なくして、含浸させた部分の弾性ブレード622の外側は含浸量を多く、内側に向かうほど含浸量が少なくなるように含浸操作を行う。本実施形態では、アクリル/メタクリル樹脂となる材料の希釈溶剤としてゴムへの浸透速度が遅いシクロヘキサノンを用い、且つ、含浸操作としては、ディッピング方式で行い、含浸時間を120[秒]とした。
As shown by the arrow in FIG. 1B, the
Specifically, by performing the impregnation operation for a short time or under difficult conditions, the amount of the material to be impregnated acrylic / methacrylic resin is reduced, and the outside of the
硬度の高い表面層623の内側の弾性ブレード622の混合層が、基材に対してアクリル/メタクリル樹脂が傾斜性を持つように存在することにより、基材となる弾性ゴム(ウレタンゴム)の機械強度や剛性が適度に強化される。これにより、感光体3表面との摺動においてブレード先端部の挙動を適度に抑えることで良好なクリーニングを行うことができ、異常摩耗や異音の発生を抑えることで、高い耐摩耗性を発揮させることが可能となる。
また、弾性ブレード622の基材に硬度の高い表面層623のみを設けると、高硬度層と基材層との境目で硬度が急激に変化して応力が集中し、弾性ブレード622が破損するおそれがある。これに対して、弾性ブレード622の基材の混合層にアクリル/メタクリル樹脂の含有量に傾斜性を生じさせることで、高硬度層と基材層との境目で硬度が急激に変化することを抑制し、応力集中に起因して弾性ブレード622が破損することを防止できる。
A mixed layer of
Further, if only the
本発明のクリーニングブレード62では、基材よりも硬い表面層623を設け、先端稜線部62cと感光体3表面との摩擦係数の低減を図っている。
弾性ブレード622の基材にアクリル/メタクリル樹脂との混合層を形成させず、この基材よりも硬度の硬い表面層623のみを設けて摩擦係数を低減させても、経時で表面層623は摩耗し減少する。このとき、長期使用に耐え得るように、表面層623を厚くすると、弾性ブレード622の先端稜線部62cにおける弾性変形を阻害して、クリーニング不良となるおそれがある。一方、弾性ブレード622の先端稜線部62cにおける弾性変形を阻害しないように、表面層623を薄くすると、短時間で基材が露出する程度に表面層623が摩耗する。硬度の低い基材が露出して感光体3の表面に直接接触すると、クリーニングブレード62と感光体3表面との摩擦係数が大きくなり、異常摩耗や異音が発生する。
また、樹脂材料を含浸させるのみの構成であると、使用開始当初のクリーニングブレードの感光体と当接する部分の硬度が表面層を設けるものほどの硬度を得ることが出来ず、耐磨耗性が不十分となる。
In the
Even if a mixed layer of acrylic / methacrylic resin is not formed on the base material of the
Also, if the structure is only impregnated with a resin material, the hardness of the portion that comes into contact with the photosensitive member of the cleaning blade at the beginning of use cannot be as high as that provided with a surface layer, and wear resistance is reduced. It becomes insufficient.
上述したように、本発明においては、弾性ブレード622の先端稜線部62cを含む部分に前記混合層を設けることにより硬度上昇させているため、弾性ブレード622の先端稜線部62cが変形し難くなっている。
As described above, in the present invention, since the hardness is increased by providing the mixed layer in a portion including the tip
そして、本発明においては、ブレード先端面62aには全面に、ブレード下面には先端稜線部62cを含む領域、好ましくは先端稜線部62cから2mm以上の範囲に表面層623を形成する。これにより、ブレード先端面62aにのみ表面層623を形成したものに比べて、弾性ブレード622の先端稜線部62cにおける弾性変形を阻害するのを抑制し、先端稜線部62cがめくれない程度に、弾性ブレード622の先端稜線部62cを感光体3表面移動方向へ弾性変形させることができる。これにより、感光体3に偏心などがあった場合でも、弾性ブレード622の先端稜線部62cの弾性変形に対する復元力により、先端稜線部62cを感光体3の表面に対して追随させることができ、良好なクリーニング性を維持することができる。
In the present invention, the
また、表面層623の材質として、アクリル/メタクリル樹脂を用いることで、クリーニングブレード62の先端稜線部62cに付着した樹脂に紫外線を照射させるだけで、所望の硬度を有する表面層623を得ることができ、クリーニングブレード62を安価に製造することができる。
Further, by using an acrylic / methacrylic resin as the material of the
表面層のアクリル/メタクリル樹脂としては、官能基当量分子量110以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレート骨格を有する化合物をモノマー成分として用いることが好ましい。官能基当量分子量が110を越えるか、またはペンタエリスリトール・トリアクリレート骨格以外の材料を用いると、表面層623は脆弱になり、クリーニングブレード62の先端稜線部62cがめくれて図7(b)のような先端面摩耗を生じてしまい、長期に渡るクリーニング性を保持できなくなることがある。
As the acrylic / methacrylic resin for the surface layer, it is preferable to use, as a monomer component, a compound having a pentaerythritol triacrylate skeleton having a functional group equivalent molecular weight of 110 or less and having 3 to 6 functional groups. When the functional group equivalent molecular weight exceeds 110 or a material other than the pentaerythritol triacrylate skeleton is used, the
また表面層623の材料として、上記ペンタエリスリトール・トリアクリレート骨格材料の他、官能基数1乃至2のアクリレート材料を適宜混合することができる。これにより表面層623に可撓性を付与することが可能であり、クリーニングブレード62を搭載するマシンの特性に合わせて表面層623の性質をカスタマイズすることが可能となる。
よって、特定環境での異音が発生した時などにブレード挙動を微調整するなど、環境特性等を向上させることも可能となる。
上記官能基数1乃至2のアクリレート材料としては、例えば以下が挙げられる。
1官能:イソボルニルアクリレート、オクチル/デシルアクリレート、エトキシ化フェニルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシトリプロピレングリコールアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、エトキシ化o−フェニルフェノールアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、など
2官能:1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ポリエチレンポリプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、変性ビスフェノールAジアクリレート、ネオペンチルグリコール・ヒドロキシピバリン酸エステルジアクリレート、ジオキサングリコールジアクリレート、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレンジアクリレート、その他・各メーカーのウレタンアクリレート、など。
As a material for the
Therefore, it is possible to improve environmental characteristics and the like, for example, by finely adjusting the blade behavior when abnormal noise occurs in a specific environment.
Examples of the acrylate material having 1 to 2 functional groups include the following.
Monofunctional: isobornyl acrylate, octyl / decyl acrylate, ethoxylated phenyl acrylate, lauryl acrylate, stearyl acrylate, methoxytriethylene glycol acrylate, methoxytripropylene glycol acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, ethoxylated o- Phenylphenol acrylate, dicyclopentanyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, etc. Bifunctional: 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, polyethylene polypropylene glycol diacrylate Acrylate, tripropylene glycol diacrylate, PO-modified neopentyl glycol diacrylate, modified Bisphenol A diacrylate, neopentyl glycol / hydroxypivalate ester diacrylate, dioxane glycol diacrylate, 9,9-bis [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] full orange acrylate, other / urethane acrylates from various manufacturers, Such.
また、表面層623の膜厚は5μm以下であることが好ましい。これを越えてしまうと、クリーニングブレード62の先端稜線部62cの剛性が強くなりすぎて、感光体3表面との摺動における挙動が小さくなりすぎることがある。その結果、先端稜線部62cに振動エネルギーが集中することにより、不快な異音が発生しやすくなる他、摩耗速度も大きくなってしまい、早期にクリーニング機能が低下して使用不可能となるおそれがある。逆に柔らか過ぎると、先端稜線部62cの変形が大きくなりすぎて、早期に摩耗する他、すり抜けるトナーを押し潰してしまう。
Further, the film thickness of the
上記混合層及び表面層の形成に用いる溶液には、光重合開始剤を用いても良い。
光重合開始剤としては、光のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、重合を開始させるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤、などが挙げられる。
これらの中でも、光ラジカル重合開始剤が特に好ましい。
You may use a photoinitiator for the solution used for formation of the said mixed layer and surface layer.
The photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it generates active species such as radicals and cations by the energy of light and initiates polymerization, and can be appropriately selected according to the purpose. A polymerization initiator, a photocationic polymerization initiator, etc. are mentioned.
Among these, a photo radical polymerization initiator is particularly preferable.
前記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、アシルフォスフィンオキサイド化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオキサントン化合物、チオフェニル基含有化合物など)、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、アルキルアミン化合物、などが挙げられる。 Examples of the radical photopolymerization initiator include aromatic ketones, acylphosphine oxide compounds, aromatic onium salt compounds, organic peroxides, thio compounds (thioxanthone compounds, thiophenyl group-containing compounds, etc.), hexaarylbiimidazoles, and the like. Examples thereof include compounds, ketoxime ester compounds, borate compounds, azinium compounds, metallocene compounds, active ester compounds, compounds having a carbon halogen bond, and alkylamine compounds.
前記光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
例えば、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4'−ジメトキシベンゾフェノン、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、2,4−ジエチルチオキサントン、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
There is no restriction | limiting in particular as said radical photopolymerization initiator, According to the objective, it can select suitably.
For example, acetophenone, acetophenone benzyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, xanthone, fluorenone, benzaldehyde, fluorene, anthraquinone, triphenylamine, carbazole, 3-methylacetophenone, 4 -Chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, Michler's ketone, benzoin propyl ether, benzoin ethyl ether, benzyl dimethyl ketal, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methyl Propan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, thioxanthone, diethylthioxanthone, 2-isopropyl Oxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-propan-1-one, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, 2 , 4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, 2,4-diethylthioxanthone, bis- (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
前記光ラジカル重合開始剤としては、市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、イルガキュア 651、イルガキュア 184、DAROCUR 1173、イルガキュア 2959、イルガキュア 127、イルガキュア 907、イルガキュア 369、イルガキュア 379、DAROCUR TPO、イルガキュア 819、イルガキュア 784、イルガキュア OXE 01、イルガキュア OXE 02、イルガキュア 754(以上、チバ・スペシャリティーケミカルズ社製);Speedcure TPO(Lambson社製);KAYACURE DETX−S(日本化薬株式会社製);Lucirin TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF社製);ユベクリルP36(UCB社製)、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記光重合開始剤の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記紫外線硬化性組成物に対して、1質量%〜20質量%が好ましい。
Commercially available products can be used as the photoradical polymerization initiator. Examples of the commercially available products include Irgacure 651, Irgacure 184, DAROCUR 1173, Irgacure 2959, Irgacure 127, Irgacure 907, Irgacure 369, Irgacure 379, and DAROCUR. TPO, IRGACURE 819, IRGACURE 784, IRGACURE OXE 01, IRGACURE OXE 02, IRGACURE 754 (above, manufactured by Ciba Specialty Chemicals); Speedcure TPO (manufactured by Lambson); KAYACURE DETX-S Co., Ltd. Lucirin TPO, LR8883, LR8970 (above, manufactured by BASF); Ubekrill P36 (manufactured by UCB), and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
The content of the photopolymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1% by mass to 20% by mass with respect to the ultraviolet curable composition.
本発明の画像形成装置は、表面移動部材である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して、本発明のクリーニングブレードを備える。像担持体にはクリーニング補助手段として潤滑剤が塗布される機構を備えていても良い。 An image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus that finally transfers an image formed on an image carrier, which is a surface moving member, to a recording medium, and contacts the surface of the image carrier and adheres to the surface. The cleaning blade of the present invention is provided as a cleaning member for removing unnecessary deposits. The image carrier may be provided with a mechanism for applying a lubricant as a cleaning auxiliary means.
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ(以下、単にプリンタ500という)の一実施形態(以下、実施形態という)について説明する。まず、本実施形態に係るプリンタ500の基本的な構成について説明する。
図2は、プリンタ500を示す概略構成図である。プリンタ500は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す)用の四つの作像ユニット1Y,C,M,Kを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のY,C,M,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
Hereinafter, as an image forming apparatus to which the present invention is applied, an embodiment (hereinafter referred to as an embodiment) of an electrophotographic printer (hereinafter simply referred to as a printer 500) will be described. First, a basic configuration of the
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the
四つの作像ユニット1の上方には、中間転写体としての中間転写ベルト14を備える転写ユニット60が配置されている。詳細は後述する各作像ユニット1Y,C,M,Kが備える感光体3Y,C,M,Kの表面上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト14の表面上に重ね合わせて転写される構成である。
また、四つの作像ユニット1の下方に光書込ユニット40が配設されている。潜像形成手段たる光書込ユニット40は、画像情報に基づいて発したレーザ光Lを、各作像ユニット1Y,C,M,Kの感光体3Y,C,M,Kに照射する。これにより、感光体3Y,C,M,K上にY,C,M,K用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット40は、光源から発したレーザ光Lを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー41によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体3Y,C,M,Kに照射するものである。かかる構成のものに代えて、LDEアレイによる光走査を行うものを採用することもできる。
Above the four
Further, an
光書込ユニット40の下方には、第一給紙カセット151、第二給紙カセット152が鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット内には、それぞれ、記録媒体である転写紙Pが複数枚重ねられた紙束の状態で収容されており、一番上の転写紙Pには、第一給紙ローラ151a、第二給紙ローラ152aがそれぞれ当接している。第一給紙ローラ151aが駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第一給紙カセット151内の一番上の転写紙Pが、カセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路153に向けて排出される。また、第二給紙ローラ152aが駆動手段によって図2中反時計回りに回転駆動せしめられると、第二給紙カセット152内の一番上の転写紙Pが、給紙路153に向けて排出される。
Below the
給紙路153内には、複数の搬送ローラ対154が配設されている。給紙路153に送り込まれた転写紙Pは、これら搬送ローラ対154のローラ間に挟み込まれながら、給紙路153内を図2中下側から上側に向けて搬送される。
A plurality of conveying roller pairs 154 are arranged in the
給紙路153の搬送方向下流側端部には、レジストローラ対55が配設されている。レジストローラ対55は、搬送ローラ対154から送られてくる転写紙Pをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、転写紙Pを適切なタイミングで後述の二次転写ニップに向けて送り出す。
A
図3は、四つの作像ユニット1のうちの一つの概略構成を示す構成図である。
図3に示すように、作像ユニット1は、像担持体としてのドラム状の感光体3を備えている。感光体3はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであっても良い。
感光体3の周囲には、帯電ローラ4、現像装置5、一次転写ローラ7、クリーニング装置6、潤滑剤塗布装置10及び除電ランプ等が配置されている。帯電ローラ4は、帯電手段としての帯電装置が備える帯電部材であり、現像装置5は、感光体3の表面上に形成された潜像をトナー像化する現像手段である。一次転写ローラ7は、感光体3の表面上のトナー像を中間転写ベルト14に転写する一次転写手段としての一次転写装置が備える一次転写部材である。クリーニング装置6は、トナー像を中間転写ベルト14に転写した後の感光体3上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段である。潤滑剤塗布装置10は、クリーニング装置6がクリーニングした後の感光体3の表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段である。除電ランプは、クリーニング後の感光体3の表面電位を除電する除電手段である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a schematic configuration of one of the four
As shown in FIG. 3, the
Around the
帯電ローラ4は、感光体3に所定の距離を持って非接触で配置され、感光体3を所定の極性、所定の電位に帯電するものである。帯電ローラ4によって一様帯電された感光体3の表面は、潜像形成手段である光書込ユニット40から画像情報に基づいてレーザ光Lが照射され静電潜像が形成される。
The charging roller 4 is arranged in a non-contact manner with a predetermined distance from the
現像装置5は、現像剤担持体としての現像ローラ51を有している。この現像ローラ51には、電源から現像バイアスが印加されるようになっている。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の二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の表面上に汲み上げられ、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。
The developing
クリーニング装置6は、ファーブラシ101、クリーニングブレード62などを有している。クリーニングブレード62は、感光体3の表面移動方向に対してカウンタ方向で感光体3に当接している。なお、クリーニングブレード62は本発明のクリーニングブレードである。潤滑剤塗布装置10は、固形潤滑剤103や潤滑剤加圧スプリング103a等を備え、固形潤滑剤103を感光体3上に塗布する塗布ブラシとしてファーブラシ101を用いている。固形潤滑剤103は、ブラケット103bに保持され、潤滑剤加圧スプリング103aによりファーブラシ101側に加圧されている。そして、感光体3の回転方向に対して連れまわり方向に回転するファーブラシ101により固形潤滑剤103が削られて感光体3上に潤滑剤が塗布される。感光体への潤滑剤塗布により感光体3表面の摩擦係数が非画像形成時に0.2以下に維持されることが好ましい。
The
本実施形態の帯電装置は、帯電ローラ4を感光体3に近接させた非接触の近接配置方式であるが、帯電装置としては、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器(ソリッド・ステート・チャージャー)を始めとする公知の構成を用いることができる。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。
The charging device according to the present embodiment is a non-contact proximity arrangement system in which the charging roller 4 is brought close to the
光書込ユニット40のレーザ光Lの光源や除電ランプ等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を用いることができる。
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。
The light source of the laser light L of the
In addition, various types of filters such as a sharp cut filter, a band pass filter, a near infrared cut filter, a dichroic filter, an interference filter, and a color temperature conversion filter can be used to irradiate only light in a desired wavelength range.
Among these light sources, light emitting diodes and semiconductor lasers are used favorably because they have high irradiation energy and have long wavelength light of 600 to 800 [nm].
転写手段たる転写ユニット60は、中間転写ベルト14の他、ベルトクリーニングユニット162、第一ブラケット63、第二ブラケット64などを備えている。また、四つの一次転写ローラ7Y,C,M,K、二次転写バックアップローラ66、駆動ローラ67、補助ローラ68、テンションローラ69なども備えている。中間転写ベルト14は、これら8つのローラ部材に張架されながら、駆動ローラ67の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。四つの一次転写ローラ7Y,C,M,Kは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト14を感光体3Y,C,M,Kとの間に挟み込んでそれぞれ一次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト14の裏面(ループ内周面)にトナーとは逆極性(例えばプラス)の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト14は、その無端移動に伴ってY,C,M,K用の一次転写ニップを順次通過していく過程で、そのおもて面に感光体3Y,C,M,K上のY,C,M,Kトナー像が重ね合わせて一次転写される。これにより、中間転写ベルト14上に四色重ね合わせトナー像(以下、四色トナー像という)が形成される。
In addition to the
二次転写バックアップローラ66は、中間転写ベルト14のループ外側に配設された二次転写ローラ70との間に中間転写ベルト14を挟み込んで二次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対55は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Pを、中間転写ベルト14上の四色トナー像に同期させ得るタイミングで、二次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト14上の四色トナー像は、二次転写バイアスが印加される二次転写ローラ70と二次転写バックアップローラ66との間に形成される二次転写電界や、ニップ圧の影響により、二次転写ニップ内で転写紙Pに一括二次転写される。そして、転写紙Pの白色と相まって、フルカラートナー像となる。
The secondary
二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト14には、転写紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット162によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット162は、ベルトクリーニングブレード162aを中間転写ベルト14のおもて面に当接させており、これによって中間転写ベルト14上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。
Transfer residual toner that has not been transferred to the transfer paper P adheres to the
転写ユニット60の第一ブラケット63は、ソレノイドの駆動のオンオフに伴って、補助ローラ68の回転軸線を中心にして所定の回転角度で揺動するようになっている。プリンタ500は、モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイドの駆動によって第一ブラケット63を図中反時計回りに少しだけ回転させる。この回転により、補助ローラ68の回転軸線を中心にしてY,C,M用の一次転写ローラ7Y,C,Mを図中反時計回りに公転させることで、中間転写ベルト14をY,C,M用の感光体3Y,C,Mから離間させる。そして、四つの作像ユニット1Y,C,M,Kのうち、K用の作像ユニット1Kだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。これにより、モノクロ画像形成時にY,C,M用の作像ユニット1を無駄に駆動させることによる作像ユニット1を構成する各部材の消耗を回避することができる。
The
二次転写ニップの図中上方には、定着ユニット80が配設されている。この定着ユニット80は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ81と、定着ベルトユニット82とを備えている。定着ベルトユニット82は、定着部材たる定着ベルト84、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ83、テンションローラ85、駆動ローラ86、温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト84を加熱ローラ83、テンションローラ85及び駆動ローラ86によって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト84は加熱ローラ83によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト84の加熱ローラ83への掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ81がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ81と定着ベルト84とが当接する定着ニップが形成されている。
A fixing
定着ベルト84のループ外側には、温度センサが定着ベルト84のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト84の表面温度を検知する。この検知結果は、定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ83に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ81に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。
A temperature sensor is disposed outside the loop of the fixing
上述した二次転写ニップを通過した転写紙Pは、中間転写ベルト14から分離した後、定着ユニット80内に送られる。そして、定着ユニット80内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト84によって加熱され、押圧されることによりフルカラートナー像が転写紙Pに定着される。
The transfer paper P that has passed through the secondary transfer nip described above is separated from the
このようにして定着処理が施された転写紙Pは、排紙ローラ対87のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ500本体の筺体の上面には、スタック部88が形成されており、排紙ローラ対87によって機外に排出された転写紙Pは、このスタック部88に順次スタックされる。
The transfer paper P subjected to the fixing process in this manner is discharged between the
転写ユニット60の上方には、Y,C,M,Kトナーを収容する四つのトナーカートリッジ100Y,C,M,Kが配設されている。トナーカートリッジ100Y,C,M,K内のY,C,M,Kトナーは、作像ユニット1Y,C,M,Kの現像装置5Y,C,M,Kに適宜供給される。これらトナーカートリッジ100Y,C,M,Kは、作像ユニット1Y,C,M,Kとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
Above the
次に、プリンタ500における画像形成動作を説明する。
操作部などからプリント実行の信号を受信したら、帯電ローラ4及び現像ローラ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、光書込ユニット40及び除電ランプなどの光源にも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。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により感光体3が図中矢印方向に回転駆動される。
Next, an image forming operation in the
When a print execution signal is received from the operation unit or the like, a predetermined voltage or current is sequentially applied to the charging roller 4 and the developing
感光体3が図中矢印方向に回転すると、まず感光体3表面が、帯電ローラ4によって所定の電位に一様帯電される。そして、光書込ユニット40から画像情報に対応したレーザ光Lが感光体3上に照射され、感光体3表面上のレーザ光Lが照射された部分が除電され静電潜像が形成される。
静電潜像の形成された感光体3の表面は、現像装置5との対向部で現像ローラ51上に形成された現像剤の磁気ブラシによって摺擦される。このとき、現像ローラ51上の負帯電トナーは、現像ローラ51に印加された所定の現像バイアスによって、静電潜像側に移動し、トナー像化(現像)される。各作像ユニット1において、同様の作像プロセスが実行され、各作像ユニット1Y,C,M,Kの各感光体3Y,C,M,Kの表面上に各色のトナー像が形成される。
このように、プリンタ500では、感光体3上に形成された静電潜像は、現像装置5によって、負極性に帯電されたトナーにより反転現像される。本実施形態では、N/P(ネガポジ:電位が低い所にトナーが付着する)の非接触帯電ローラ方式を用いた例について説明したが、これに限るものではない。
When the
The surface of the
As described above, in the
各感光体3Y,C,M,Kの表面上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト14の表面上で重なるように、順次一次転写される。これにより、中間転写ベルト14上に四色トナー像が形成される。
中間転写ベルト14上に形成された四色トナー像は、第一給紙カセット151または第二給紙カセット152から給紙され、レジストローラ対55のローラ間を経て、二次転写ニップに給紙される転写紙Pに転写される。このとき、転写紙Pはレジストローラ対55に挟まれた状態で一旦停止し、中間転写ベルト14上の画像先端と同期を取って二次転写ニップに供給される。トナー像が転写された転写紙Pは中間転写ベルト14から分離され、定着ユニット80へ搬送される。そして、トナー像が転写された転写紙Pが定着ユニット80を通過することにより、熱と圧力の作用でトナー像が転写紙P上に定着されて、トナー像が定着された転写紙Pはプリンタ500装置外に排出され、スタック部88にスタックされる。
The toner images of the respective colors formed on the surfaces of the
The four-color toner image formed on the
一方、二次転写ニップで転写紙Pにトナー像を転写した中間転写ベルト14の表面は、ベルトクリーニングユニット162によって表面上の転写残トナーが除去される。
また、一次転写ニップで中間転写ベルト14に各色のトナー像を転写した感光体3の表面は、クリーニング装置6によって転写後の残留トナーが除去され、潤滑剤塗布装置10によって潤滑剤が塗布された後、除電ランプで除電される。
On the other hand, the transfer residual toner on the surface of the
Further, the surface of the
プリンタ500の作像ユニット1は、図3に示すように感光体3と、プロセス手段として帯電ローラ4、現像装置5、クリーニング装置6、潤滑剤塗布装置10などとが枠体2に収められている。そして、作像ユニット1は、プロセスカートリッジとしてプリンタ500本体から一体的に着脱可能となっている。プリンタ500では、作像ユニット1がプロセスカートリッジとしての感光体3とプロセス手段とを一体的に交換するようになっているが、感光体3、帯電ローラ4、現像装置5、クリーニング装置6、潤滑剤塗布装置10のような単位で新しいものと交換するような構成でもよい。
As shown in FIG. 3, the
次に、本発明を適用したプリンタ500に好適なトナーについて説明する。
プリンタ500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。
Next, toner suitable for the
As the toner used in the
ここでいう「円形度」は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製、商品名)により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150[ml]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0.1〜0.5[ml]加え、更に測定試料(トナー)を0.1〜0.5[g]程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理し、分散液濃度が3000〜1[万個/μl]となるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。そして、この測定結果に基づき、図4(a)に示す実際のトナー投影形状の外周長をC1、その投影面積をSとし、この投影面積Sと同じ図4(b)に示す真円の外周長をC2としたときのC2/C1を求め、その平均値を円形度とした。 The “circularity” here is an average circularity measured by a flow type particle image analyzer FPIA-2000 (trade name, manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). Specifically, a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added in an amount of 0.1 to 0.5 [ml] as a dispersant in 100 to 150 [ml] of water from which impure solids have been removed in advance. Further, about 0.1 to 0.5 [g] of a measurement sample (toner) is added. Thereafter, the suspension in which the toner is dispersed is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes so that the concentration of the dispersion becomes 3000 to 1 [10,000 / μl]. To measure the shape and distribution of the toner. Based on this measurement result, the outer peripheral length of the actual toner projection shape shown in FIG. 4A is C1, and the projection area is S. The outer circumference of the perfect circle shown in FIG. C2 / C1 was determined when the length was C2, and the average value was defined as the circularity.
体積平均粒径については、コールターカウンター法によって求めることが可能である。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100〜150[ml]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0.1〜5[ml]加える。更に、これに被検試料としてのトナーを2〜20[mg]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100〜200[ml]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、100[μm]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、2.00〜2.52[μm]未満;2.52〜3.17[μm]未満;3.17〜4.00[μm]未満;4.00〜5.04[μm]未満;5.04〜6.35[μm]未満;6.35〜8.00[μm]未満;8.00〜10.08[μm]未満;10.08〜12.70[μm]未満;12.70〜16.00[μm]未満;16.00〜20.20[μm]未満;20.20〜25.40[μm]未満;25.40〜32.00[μm]未満;32.00〜40.30[μm]未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00[μm]以上32.0[μm]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。 The volume average particle diameter can be determined by a Coulter counter method. Specifically, the toner number distribution and volume distribution data measured by the Coulter Multisizer 2e type (manufactured by Coulter) are sent to a personal computer via an interface (manufactured by Nikkaki Co., Ltd.) for analysis. More specifically, a 1% NaCl aqueous solution using first grade sodium chloride is prepared as an electrolytic solution. Then, 0.1 to 5 [ml] of a surfactant, preferably alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 [ml] of the electrolytic aqueous solution. Further, 2 to 20 [mg] of toner as a test sample is added thereto, and dispersion treatment is performed for about 1 to 3 [minutes] with an ultrasonic disperser. Then, 100 to 200 [ml] of the electrolytic aqueous solution is put into another beaker, and the solution after the dispersion treatment is added to the beaker so as to have a predetermined concentration, and then applied to the Coulter Multisizer 2e type. The aperture is 100 [μm], and the particle size of 50,000 toner particles is measured. As a channel, it is less than 2.00-2.52 [micrometer]; 2.52-less than 3.17 [micrometer]; 3.17-less than 4.00 [micrometer]; 4.00-5.04 [micrometer] Less than 5.04 to 6.35 [μm]; 6.35 to less than 8.00 [μm]; 8.00 to less than 10.08 [μm]; 10.08 to less than 12.70 [μm]; 12.70 to less than 16.00 [μm]; 16.00 to less than 20.20 [μm]; 20.20 to less than 25.40 [μm]; 25.40 to less than 32.00 [μm]; Using 13 channels of 00 to less than 40.30 [μm], toner particles with a particle size of 2.00 [μm] or more and 32.0 [μm] or less are targeted. Then, the volume average particle diameter is calculated based on the relational expression “volume average particle diameter = ΣXfV / ΣfV”. However, “X” is the representative diameter in each channel, “V” is the equivalent volume in the representative diameter of each channel, and “f” is the number of particles in each channel.
このような重合トナーにおいては、従来の粉砕トナーを感光体3表面から除去するときと同じようにしてクリーニングブレード62で除去しようとしても、その重合トナーを感光体3表面から十分に除去しきれず、クリーニング不良が発生する。また近年の結晶性樹脂を用いた低温定着トナーは、ブレードすり抜け時に大きく変形し、ブレードの稜線に固着したり、感光体表面に融着してしまう。そこで、クリーニングブレード62の感光体3への当接圧を高めて、クリーニング性をアップしようとすると、クリーニングブレード62が早期に摩耗してしまうという問題があった。また、クリーニングブレード62と感光体3との摩擦力が高まって、クリーニングブレード62の感光体3と当接している先端稜線部が感光体3の移動方向に引っ張られて、先端稜線部がめくれてしまう。クリーニングブレード62の先端稜線部がめくれると、異音や振動、先端稜線部の欠落などの様々な問題が生じてしまう。
本発明のクリーニングブレードは、上述のような重合トナーにおいてもクリーニング不良を発生することがなく、異音や振動、先端稜線部の欠落等も生じることがない。
In such a polymerized toner, even if an attempt is made to remove the pulverized toner with the
The cleaning blade of the present invention does not cause poor cleaning even with the above-described polymerized toner, and does not cause abnormal noise, vibration, or lack of a tip ridge line portion.
本発明のプロセスカートリッジは、表面移動する潜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の本体に着脱自在に構成され、該潜像担持体を上記被清掃部材としてその表面に接触し、その表面上に付着した不要な付着物を除去するクリーニング部材を有するクリーニング手段と、該潜像担持体とを一体に支持し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が、本発明のクリーニングブレードである。クリーニング補助手段として該潜像担持体表面に潤滑剤を塗布する機構を備えていても良い。 The process cartridge of the present invention is configured to be detachable from a main body of an image forming apparatus that finally transfers an image formed on a surface-moving latent image carrier to a recording medium, and the latent image carrier is attached to the member to be cleaned. In the process cartridge that integrally supports the cleaning means having a cleaning member that contacts the surface and removes unnecessary deposits attached on the surface, and the latent image carrier, the cleaning member is the present invention. This is a cleaning blade. A mechanism for applying a lubricant to the surface of the latent image carrier may be provided as a cleaning auxiliary means.
次に、本出願人らが行った実施例について説明する。なお、実施例中において使用する「部」は、「質量部」を表す。 Next, examples performed by the applicants will be described. In addition, "part" used in an Example represents a "mass part".
(実施例1〜実施例11、比較例1〜比較例7)
弾性ブレードの材質、表面層の材質、含浸処理方法、ブレード下面における表面層の形成をそれぞれ変化させて、耐久試験を行った。
弾性ブレードのウレタンゴムとしては、表1のJIS−A硬度、23℃反発弾性率、シクロヘキサノンに浸漬させた際の平衡膨潤率となっている4つのウレタンゴムを用意した。
(Example 1 to Example 11, Comparative Example 1 to Comparative Example 7)
The durability test was conducted by changing the material of the elastic blade, the material of the surface layer, the impregnation method, and the formation of the surface layer on the lower surface of the blade.
As the urethane rubber of the elastic blade, four urethane rubbers having JIS-A hardness in Table 1, 23 ° C. rebound resilience, and equilibrium swelling ratio when immersed in cyclohexanone were prepared.
ウレタンゴムの反発弾性率は、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。
またシクロヘキサノンを用いた平衡膨潤率測定結果も記載している。これはJISK6258に則り、以下の条件で48時間浸漬後の質量変化率として測定した。
・試験片の大きさ:2mm角をカッター等でブレードから切り取る
・48時間静置温度:23℃(密閉容器中のため湿度は規定せず)
・余分液体の除去:キムタオルホワイト(日本製紙クレシア)で試験片を挟む
The rebound resilience of urethane rubber is No. manufactured by Toyo Seiki Seisakusho. The measurement was performed according to JIS K6255 using a 221 regilynester. The sample was a stack of about 2 [mm] sheets so that the thickness was 4 [mm] or more.
Moreover, the equilibrium swelling rate measurement result using cyclohexanone is also described. This was measured in accordance with JISK6258 as the rate of mass change after 48 hours immersion under the following conditions.
・ Size of the test piece: 2 mm square is cut off from the blade with a cutter etc. ・ 48 hours standing temperature: 23 ° C. (The humidity is not specified because it is in a sealed container)
・ Removal of excess liquid: sandwich test piece with Kim Towel White (Nippon Paper Crecia)
含浸処理や表面層の形成処理に用いる材料としては、表2に示す樹脂材料処方1〜8のものを用いた。
表2におけるモノマーの詳細については、表3に示す。
Details of the monomers in Table 2 are shown in Table 3.
次に、評価を行った画像形成装置の構成について説明する。
上記ウレタンゴム1〜4のいずれかを用いて、厚さ1.8[mm]の短冊形状の弾性ブレードの基材を作製し、この基材の先端約2mmを、含浸材料として、上記樹脂材料処方6〜8のいずれかを用いて、表3に記載の時間浸漬したのち、3分間風乾する。さらにスプレー塗工法により上記樹脂材料処方1〜5のいずれかからなる表面層を形成した。具体的には、適宜含浸処理を行った各々のウレタンゴムからなる弾性ブレードに対し、まずスプレー塗工によりブレード先端面から10[mm/s]のスプレーガン移動速度にて表3に記載の層厚になるように先端面全面に重ね塗りを行った。3分間指触乾燥後、ブレード下面にブレード稜線部から先端約3[mm]幅にブレード先端面と同様に表面層が形成されるように塗工した。その後さらに3分間指触乾燥を行い、紫外線露光(140[W/cm]×5[m/min]×5パス)を行った。
Next, the configuration of the evaluated image forming apparatus will be described.
A strip-shaped elastic blade substrate having a thickness of 1.8 [mm] is produced using any of the
表面層が形成された弾性ブレードをリコー製カラー複合機 imagio MP C4500に搭載できる板金ホルダーに接着剤により固定し、クリーニングブレードとした。これを同じくリコー製カラー複合機 imagio MP C4500(プリンタ部は図2に示すプリンタ500と同様の構成)に取り付け、実施例1〜実施例11、比較例1〜比較例7の画像形成装置を作製した。なお、クリーニングブレードは、線圧:20[g/cm]、クリーニング角:79[°]となるように取り付けた。また、上記装置は感光体表面への潤滑剤塗布装置を備えており、潤滑剤塗布により感光体表面の静止摩擦係数が非画像形成時に0.2以下に維持される。なお、感光体表面の静止摩擦係数の測定方法については、オイラーベルトの方法で、例えば、特開平9−166919号公報の段落番号0046に記載されている。
The elastic blade on which the surface layer was formed was fixed to a sheet metal holder that can be mounted on the Ricoh color composite machine imagio MP C4500 with an adhesive to form a cleaning blade. This is also mounted on a Ricoh color multifunction printer, imagio MP C4500 (the printer unit has the same configuration as the
評価には、重合法により作製した低温定着性トナーを用いた。なお、トナーの物性は、以下のとおりである。
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)
ガラス転移点:50℃
評価は、実験室環境:10[℃]・15[%RH]、通紙条件:画像面積率5%チャートを3プリント/ジョブで、10万枚(A4横)で行った。そして、以下の項目を評価した。
For the evaluation, a low-temperature fixing toner produced by a polymerization method was used. The physical properties of the toner are as follows.
Toner base: circularity 0.98, average particle size 4.9 [μm]
External additive: 1.5 parts of small particle size silica (Clariant H2000)
0.5 parts small particle size titanium oxide (Taika MT-150AI)
1.0 parts of large particle size silica (UFP-30H manufactured by Denki Kagaku Kogyo)
Glass transition point: 50 ° C
The evaluation was performed in a laboratory environment: 10 [° C.] · 15 [% RH], paper feeding condition:
〔評価項目〕
<表面層の最大厚み>
得られたクリーニングブレードをトリミングカミソリ等で切断し、断面をKEYENCE社製VHX−100で観察し、表面層が最も厚い箇所を計測した。
<クリーニング不良発生>
評価画像として、縦帯パターン(紙進行方向に対して)43[mm]幅、3本チャートをA4サイズ横で、20枚出力し、得られた画像を目視観察し、クリーニング不良による画像異常の有無により、クリーニング性を評価した。
<摩耗断面積>
クリーニングブレードの10万枚通紙後摩耗断面積は、KYENCE社製レーザー顕微鏡VK−9500にて測定した。
VK−9500にて使用前後のブレード稜線部の形状プロファイル計測を行い、差分を摩耗断面積とした(図8参照)。
<異音発生>
ブレードの未使用時および10万枚ラン後、高温は32[℃]・85[%RH]、低温は10[℃]・15[%RH]で、1千枚の通紙を行い、その最中に異音確認をした。
〔Evaluation item〕
<Maximum thickness of surface layer>
The obtained cleaning blade was cut with a trimming razor or the like, the cross section was observed with VHX-100 manufactured by KEYENCE, and the portion with the thickest surface layer was measured.
<Insufficient cleaning>
As an evaluation image, a vertical band pattern (with respect to the paper traveling direction) 43 [mm] width, 20 pieces of 3 charts in an A4 size are output, and the obtained images are visually observed to check for abnormal images due to poor cleaning. The cleaning property was evaluated based on the presence or absence.
<Wear cross-sectional area>
The abrasion cross-sectional area after passing 100,000 sheets of the cleaning blade was measured with a laser microscope VK-9500 manufactured by KYENCE.
The shape profile measurement of the blade edge line part before and behind use was performed in VK-9500, and the difference was made into the wear cross-sectional area (refer FIG. 8).
<Generation of abnormal noise>
When the blade is not used and after running 100,000 sheets, the high temperature is 32 [° C] / 85 [% RH] and the low temperature is 10 [° C] / 15 [% RH]. An abnormal noise was confirmed.
以下に実施例、比較例のクリーニングブレードの構成及び評価の結果を示す。 The structures of the cleaning blades of the examples and comparative examples and the results of evaluation are shown below.
実施例及び比較例の結果をまとめたものを表4に示す。
また、実施例と比較例とを比較する概念図を図6に示す。
実施例1〜実施例11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、異音の発生も抑えることができた。
実施例1〜実施例11においては、含浸処理による硬度上昇を図り、先端稜線部の動きが抑制され過ぎず、且つ、クリーニングブレードとしての姿勢を適度に保つことができるレベルで、先端稜線部の改質処理がなされている。このため、ブレード先端面に表面層を設けた構成において、経時的な異音発生を回避することができたと考えられる。さらに、感光体と先端稜線部との間で生じる摩擦力を低減することができ、先端稜線部のめくれを抑制することができるとともに、弾性ブレードの摩耗も抑制することができたと考えられる。表面層は感光体との接触部近傍の弾性体部分を補強する効果を有しており、それにより先端稜線部の運動を適度に制御することができ、異音発生を生じることなく、スティックスリップ運動も抑制できたと考えられる。
Moreover, the conceptual diagram which compares an Example and a comparative example is shown in FIG.
In all of Examples 1 to 11, good cleaning properties could be maintained over time, and the generation of abnormal noise could be suppressed.
In Examples 1 to 11, the hardness is increased by the impregnation treatment, the movement of the tip ridge line portion is not excessively suppressed, and the posture of the tip ridge line portion is maintained at an appropriate level as the cleaning blade. A reforming process has been performed. For this reason, it is considered that generation of abnormal noise over time could be avoided in the configuration in which the surface layer was provided on the blade tip surface. Further, it is considered that the frictional force generated between the photosensitive member and the tip ridge line portion can be reduced, the turning of the tip ridge line portion can be suppressed, and the abrasion of the elastic blade can be suppressed. The surface layer has an effect to reinforce the elastic part near the contact part with the photoconductor, thereby controlling the movement of the edge of the tip appropriately, and without causing abnormal noise, stick slip It is thought that exercise was also suppressed.
また、実施例1〜実施例11においては、表面層がアクリル/メタクリル樹脂からなることで、クリーニングブレードの先端稜線部に付着させた樹脂に紫外線を照射させるだけで、所望の硬度を有する表面層を得ることができ、クリーニングブレードを安価に製造することができる。 In Examples 1 to 11, the surface layer is made of acrylic / methacrylic resin, so that the surface layer having a desired hardness can be obtained simply by irradiating the resin adhered to the tip ridge line portion of the cleaning blade with ultraviolet rays. The cleaning blade can be manufactured at low cost.
以上、本実施形態では、本発明のクリーニングブレードを被清掃部材が感光体であるクリーニング装置に適用した構成について説明したが、被清掃部材としては感光体に限るものではない。例えば、被清掃部材が中間転写ベルトであるベルトクリーニングユニットのベルトクリーニングブレードとしても本発明のクリーニングブレードを適用可能である。 As described above, in the present exemplary embodiment, the configuration in which the cleaning blade of the present invention is applied to a cleaning device in which a member to be cleaned is a photoconductor is described. However, the member to be cleaned is not limited to a photoconductor. For example, the cleaning blade of the present invention can also be applied as a belt cleaning blade of a belt cleaning unit whose member to be cleaned is an intermediate transfer belt.
1 作像ユニット
2 枠体
3 感光体
4 帯電ローラ
5 現像装置
6 クリーニング装置
7 一次転写ローラ
10 潤滑剤塗布装置
14 中間転写ベルト
40 光書込ユニット
41 ポリゴンミラー
51 現像ローラ
52 供給スクリュ
53 搬送スクリュ
54 ドクタ
55 レジストローラ対
60 転写ユニット
62 クリーニングブレード
62a ブレード先端面
62b ブレード下面
62c 先端稜線部
62d アクリル/メタクリル樹脂とウレタンゴムとの混合層部分
63 第一ブラケット
64 第二ブラケット
66 二次転写バックアップローラ
67 駆動ローラ
68 補助ローラ
69 テンションローラ
70 二次転写ローラ
80 定着ユニット
81 加圧加熱ローラ
82 定着ベルトユニット
83 加熱ローラ
84 定着ベルト
85 テンションローラ
86 駆動ローラ
87 排紙ローラ対
88 スタック部
100 トナーカートリッジ
101 ファーブラシ
103 固形潤滑剤
103a 潤滑剤加圧スプリング
103b ブラケット
151 第一給紙カセット
151a 第一給紙ローラ
152 第二給紙カセット
152a 第二給紙ローラ
153 給紙路
154 搬送ローラ対
162 ベルトクリーニングユニット
162a ベルトクリーニングブレード
500 プリンタ
621 ホルダー
622 弾性ブレード
623 表面層
P 転写紙
L レーザ光
DESCRIPTION OF
L Laser light
Claims (9)
前記弾性ブレードは、基材と、前記基材の先端稜線部を含む表面に形成された表面層とからなり、
前記基材はシクロヘキサノンに浸漬させた際の平衡膨潤率が200%以上のウレタンゴムで構成され、
前記基材の先端稜線部を含む部分に該ウレタンゴムとアクリル/メタクリル樹脂との混合層を有し、
前記表面層は、アクリル/メタクリル樹脂からなり、前記基材の先端面全面及び基材の下面の先端稜線部を含む領域に形成されている
ことを特徴とするクリーニングブレード。 A cleaning blade that has an elastic blade and removes residue adhered to the surface of the member to be cleaned from the surface of the member to be cleaned that is in contact with the tip ridge line portion of the elastic blade,
The elastic blade is composed of a base material and a surface layer formed on a surface including a tip ridge portion of the base material,
The base material is composed of urethane rubber having an equilibrium swelling ratio of 200% or more when immersed in cyclohexanone,
Having a mixed layer of the urethane rubber and acrylic / methacrylic resin in a portion including the tip ridge line portion of the substrate;
The cleaning blade according to claim 1, wherein the surface layer is made of an acrylic / methacrylic resin and is formed in a region including the entire front end surface of the base material and the front end ridge line portion of the lower surface of the base material.
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