JP2018054956A - Cleaning blade and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等により記録材に画像を形成するための像担持体の表面に残留したトナーを清掃するクリーニングブレード及びそれを利用する画像形成装置に関する。 The present invention relates to a cleaning blade for cleaning toner remaining on the surface of an image carrier for forming an image on a recording material by an electrophotographic method or an electrostatic recording method, and an image forming apparatus using the same.
従来、電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、及びこれらの複数の機能を有する複合機等として広く応用されている。この種の画像形成装置では、トナー(非磁性)とキャリア(磁性)とを主成分とする現像剤(二成分現像剤)を用いて、感光体に形成された静電像を現像するものが広く普及している。感光体の表面に形成されたトナー像が転写材または中間転写体に転写された後や、トナー像が中間転写体から転写材に転写された後も、感光体または中間転写体の表面には、トナーの一部が残留しやすい。そのため、感光体や中間転写体の表面に残留しているトナーを除去する必要があり、通常、この除去はクリーニングブレードによって行われている。クリーニングブレードとしては、例えば、1mm以上3mm以下の厚さを有し、クリーニング対象物(感光ドラムや中間転写体など)と相対する面の長手方向の長さが該厚さよりも長いブレード状(板状)のものが用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electrophotographic image forming apparatus has been widely applied as a copying machine, a printer, a plotter, a facsimile, and a multifunction machine having a plurality of these functions. This type of image forming apparatus develops an electrostatic image formed on a photoreceptor using a developer (two-component developer) mainly composed of toner (non-magnetic) and carrier (magnetic). Widely used. Even after the toner image formed on the surface of the photoreceptor is transferred to the transfer material or intermediate transfer body, or after the toner image is transferred from the intermediate transfer body to the transfer material, the surface of the photoreceptor or intermediate transfer body Part of the toner tends to remain. Therefore, it is necessary to remove the toner remaining on the surface of the photosensitive member or the intermediate transfer member, and this removal is usually performed by a cleaning blade. The cleaning blade has a thickness of 1 mm or more and 3 mm or less, for example, and the length of the surface facing the object to be cleaned (photosensitive drum, intermediate transfer member, etc.) in the longitudinal direction is longer than the thickness. Shape) is used.
クリーニングブレードは、例えば、画像形成装置内において、金属製のホルダに取り付けられ、固定されて使用される。例えば、クリーニングブレードは、エッジ部分(先端稜線部)がクリーニング対象物に当接するように設置される。また、クリーニングブレードには、耐摩耗性や永久歪みの程度などに優れていることから、ウレタンゴムがよく使用される。また、近年の高画質化の要求に応えるべく開発されたトナーとして、小粒径で高球形度のトナーが知られている。この小粒径で高球形度のトナーは、比較的転写効率が高い特長があり、高画質化の要求に応えることが可能である。 For example, the cleaning blade is attached to a metal holder and fixed for use in the image forming apparatus. For example, the cleaning blade is installed such that the edge portion (tip ridge line portion) is in contact with the object to be cleaned. For the cleaning blade, urethane rubber is often used because of its excellent wear resistance and permanent distortion. Further, a toner having a small particle size and a high sphericity is known as a toner developed to meet the recent demand for higher image quality. This small particle size and high sphericity toner is characterized by a relatively high transfer efficiency and can meet the demand for higher image quality.
しかしながら、小粒径で高球形度のトナーは、クリーニングブレードを用いてクリーニング対象物の表面から除去しようとしても、十分に除去することが難しく、クリーニング不良が発生する場合があるという課題を有している。これは、小粒径で高球形度のトナーは、そうでないトナーに比べて、クリーニングブレードとクリーニング対象物との間に形成される僅かな隙間をすり抜けやすいからである。このようなトナーのすり抜けを抑制するには、クリーニングブレードとクリーニング対象物との当接圧を高めて、隙間を小さくすることが効果的である。 However, a toner having a small particle size and high sphericity has a problem that even if an attempt is made to remove the toner from the surface of the object to be cleaned using a cleaning blade, it is difficult to remove the toner sufficiently and a cleaning failure may occur. ing. This is because a toner having a small particle size and a high sphericity is more likely to pass through a slight gap formed between the cleaning blade and the object to be cleaned than a toner other than that. In order to suppress such toner slipping, it is effective to increase the contact pressure between the cleaning blade and the object to be cleaned to reduce the gap.
しかしながら、クリーニングブレードとクリーニング対象物との当接圧を高めるほど、クリーニングブレードとクリーニング対象物との間の摩擦力が高まる傾向がある。クリーニングブレードとクリーニング対象物との間の摩擦力が高くなるほど、クリーニングブレードがクリーニング対象物の表面の移動方向に引っ張られやすくなり、クリーニングブレードが捲れてしまう所謂ブレード捲れという問題が発生することがある。 However, as the contact pressure between the cleaning blade and the cleaning object increases, the frictional force between the cleaning blade and the cleaning object tends to increase. As the frictional force between the cleaning blade and the object to be cleaned increases, the cleaning blade is more likely to be pulled in the direction of movement of the surface of the object to be cleaned, which may cause a problem of so-called blade curling that causes the cleaning blade to bend. .
通常、感光体における現像領域は画像域であるが、微量の飛散したトナーが現像領域外の感光体に付着する場合がある。このような飛散トナーの付着を極力低減するために、非画像域の両端部では帯電領域を広くとり、電気的にトナーを引きつけ難い構成としている。しかしながら、このような構成とした場合でもトナーの付着を皆無とすることは困難であるため、感光体に当接するクリーニングブレードは、長さを十分長くして、画像域の帯電領域を含めた十分な範囲のクリーニングを行うことを可能にすることが一般的である。 Normally, the development area on the photoreceptor is an image area, but a small amount of scattered toner may adhere to the photoreceptor outside the development area. In order to reduce the adhesion of the scattered toner as much as possible, the charging area is wide at both ends of the non-image area so that it is difficult to electrically attract the toner. However, even with such a configuration, it is difficult to eliminate toner adhesion, so the cleaning blade that contacts the photoreceptor is sufficiently long to include the charged area of the image area. It is common to be able to perform a range of cleanings.
上記のような構成の場合、非画像域は画像域に比べて、クリーニングブレードに達するトナーまたは外添剤の量が少ない。トナーや外添剤はクリーニングブレードと感光体の滑り性を維持する効果がある。一方、帯電領域内では、感光体が帯電装置によって放電を受けると、感光体の表面に放電生成物が付着し、クリーニングブレードと感光体との滑り性を低下させる。従って、帯電領域内かつ画像域であるクリーニングブレードの両端部は感光体との摩擦力が過大になりやすいため、ブレード捲れが発生しやすい傾向がある。また、クリーニングブレードの両端部は、いずれも自由支持になっているため、感光体の滑り性が同じであっても、中央部に比べるとブレード捲れが発生しやすい傾向にある。この端部のブレード捲れを防止するために、ウレタンゴム製のクリーニングブレードの両端部のみにイソシアネート化合物を含浸させ、両端部の硬度を中央部に比べ高硬度化する技術が開発されている(特許文献1参照)。このクリーニングブレードでは、エッジ部に沿った先端面の両端部にイソシアネート化合物を含浸させることにより、両端部を高硬度化してブレード捲れの発生を抑制している。 In the case of the above configuration, the amount of toner or external additive reaching the cleaning blade is smaller in the non-image area than in the image area. The toner and the external additive have an effect of maintaining the sliding property between the cleaning blade and the photoreceptor. On the other hand, in the charging region, when the photosensitive member is discharged by the charging device, a discharge product adheres to the surface of the photosensitive member, thereby reducing the slipping property between the cleaning blade and the photosensitive member. Therefore, both ends of the cleaning blade in the charging area and the image area tend to have excessive frictional force with the photosensitive member, and the blade is liable to be bent. In addition, since both ends of the cleaning blade are freely supported, even if the slipperiness of the photosensitive member is the same, the blade tends to bend more easily than the central portion. In order to prevent this edge blade from curling, a technology has been developed that impregnates both ends of a urethane rubber cleaning blade with an isocyanate compound to increase the hardness of both ends compared to the center. Reference 1). In this cleaning blade, both ends of the tip surface along the edge are impregnated with an isocyanate compound, thereby increasing the hardness of both ends and suppressing occurrence of blade curl.
しかしながら、上述した特許文献1に記載のクリーニングブレードでは、エッジ部に沿った先端面の両端部にイソシアネート化合物を含浸させているので、両端部の硬化処理部が膨潤してしまう。そのため、エッジ部に沿った先端面において、硬化処理部と非硬化処理部との境界部で段差が生じ、境界部がクリーニング対象物の表面に追従しなくなり、境界部においてトナーすり抜けが発生する可能性があった。また、硬化処理部と非硬化処理部とではクリーニング対象物に当接しているときの挙動が異なるため、境界部に応力が集中し、境界部においてクリーニングブレードの欠けが発生する虞があった。 However, in the cleaning blade described in Patent Document 1 described above, since both ends of the tip surface along the edge portion are impregnated with an isocyanate compound, the cured portions at both ends are swollen. For this reason, a step occurs at the boundary between the cured portion and the non-cured portion on the front end surface along the edge portion, and the boundary portion does not follow the surface of the object to be cleaned, and toner slippage may occur at the boundary portion. There was sex. Further, since the behavior of the cured portion and the non-cured portion is different when they are in contact with the object to be cleaned, there is a possibility that stress concentrates at the boundary portion and the cleaning blade is chipped at the boundary portion.
本発明は、クリーニングブレードの端部における残留トナーのすり抜けやブレード捲れの発生を抑えながら、応力集中によるブレードの欠けの発生も抑制できるクリーニングブレード及び画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cleaning blade and an image forming apparatus capable of suppressing the occurrence of blade chipping due to stress concentration while suppressing the occurrence of residual toner slippage and blade curl at the end of the cleaning blade.
本発明のクリーニングブレードは、クリーニング対象物に当接するエッジ部と、前記エッジ部に沿った方向の両端部に設けられると共に前記エッジ部に連続する端面と、を備え、前記端面は、前記エッジ部の側の領域を含む少なくとも一部の領域に、深さ方向の内部よりも表面のヤング率が高い第1の高ヤング率部を有する、ことを特徴とする。 The cleaning blade of the present invention includes an edge portion that comes into contact with an object to be cleaned, and end surfaces that are provided at both ends in a direction along the edge portion and are continuous with the edge portion, and the end surface includes the edge portion. The first high Young's modulus part having a higher Young's modulus on the surface than the inside in the depth direction is provided in at least a part of the region including the region on the first side.
本発明によれば、クリーニングブレードの端面は、エッジ部の側の領域を含む少なくとも一部の領域に、深さ方向の内部よりも表面のヤング率が高い第1の高ヤング率部を有する。このため、クリーニングブレードの端部における残留トナーのすり抜けやブレード捲れの発生を抑えながら、応力集中によるブレードの欠けの発生も抑制できる。 According to the present invention, the end face of the cleaning blade has the first high Young's modulus portion whose surface has a Young's modulus higher than that in the depth direction in at least a part of the region including the region on the edge portion side. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of blade chipping due to stress concentration while suppressing the occurrence of residual toner slippage and blade curl at the end of the cleaning blade.
以下、本発明の実施の形態を、図1〜図4を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態では、画像形成装置1の一例としてタンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置1に限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the present embodiment, a tandem type full color printer is described as an example of the image forming apparatus 1. However, the present invention is not limited to the tandem type image forming apparatus 1, and may be an image forming apparatus of another type, and is not limited to a full color, and may be a monochrome or a mono color. Alternatively, the present invention can be implemented for various uses such as a printer, various printing machines, a copying machine, a FAX, and a multifunction machine.
図1に示すように、画像形成装置1は、装置本体10と、不図示のシート給送部と、画像形成部40と、不図示のシート排出部と、制御部11とを備えている。画像形成装置1は、不図示の原稿読取装置、パーソナルコンピュータ等のホスト機器、あるいはデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器からの画像信号に応じて、4色フルカラー画像を記録材に形成することができる。尚、記録材であるシートSは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 includes an apparatus
画像形成部40は、シート給送部から給送されたシートSに対して、画像情報に基づいて画像を形成可能である。画像形成部40は、画像形成ユニット50y,50m,50c,50kと、トナーボトル41y,41m,41c,41kと、露光装置42y,42m,42c,42kと、中間転写ユニット44と、二次転写部45と、定着部46とを備えている。尚、本実施の形態の画像形成装置1は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット50y,50m,50c,50kは、イエロー(y)、マゼンタ(m)、シアン(c)、ブラック(k)の4色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図1中では4色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。
The
画像形成ユニット50は、トナー像を担持して移動する感光ドラム(像担持体)51と、帯電ローラ52と、現像装置20と、前露光装置54と、クリーニングブレード30と、を有している。画像形成ユニット50は、プロセスカートリッジとして一体にユニット化されて、装置本体10に対して着脱可能に構成されている。尚、本実施の形態では、トナーとして、平均粒径5.5μmのネガ帯電トナーを用い、キャリアとしては、飽和磁化が0.205Am2/m3、平均粒径35μmの磁性キャリアを用いた。また、トナーとキャリアとを、重量比6:94で混合したものを現像剤として用いている。
The
感光ドラム51は、回転可能であり、画像形成に用いられる静電像を担持する。感光ドラム51は、本実施の形態では、外径30mmの負帯電性の有機感光体(OPC)であり、例えば200mm/secのプロセススピード(周速度)で矢印方向に、不図示のモータにより回転駆動される。感光ドラム51は、アルミニウム製シリンダを基体とし、その表面に表面層として、順に塗布して積層された下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層との3層を有している。
The
帯電ローラ52は、例えば長さ320mmで感光ドラム51の表面に接触し、従動して回転するゴムローラを用いており、感光ドラム51の表面を均一に帯電する。帯電ローラ52には、帯電バイアス電源が接続されている。帯電バイアス電源は、帯電ローラ52に帯電バイアスとして直流電圧を印加し、帯電ローラ52を介して感光ドラム51を帯電する。
The charging
露光装置42は、レーザスキャナであり、制御部11から出力される分解色の画像情報に従って、レーザ光を発する。この露光装置42は、長手方向の長さ305mmの画像を形成可能としている。現像装置20は、現像バイアスが印加されることにより感光ドラム51に形成された静電像をトナーにより現像する。
The
現像装置20は、現像スリーブ24を有している。現像装置20は、現像剤を収容すると共に、感光ドラム51上に形成された静電像を現像する。現像スリーブ24は、非磁性のトナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持して、感光ドラム51に対向する現像領域に搬送する。現像スリーブ24は、長手方向310mmの範囲に現像剤をコートする。現像スリーブ24は、例えばアルミニウムや非磁性ステンレス等の非磁性材料で構成され、本実施の形態ではアルミニウム製としている。現像スリーブ24の内側には、ローラ状のマグネットローラが、現像容器に対して非回転状態で固定設置されている。
The developing
感光ドラム51に現像されたトナー像は、中間転写ユニット44に対して一次転写される。一次転写後の感光ドラム51は、前露光装置54によって表面を除電される。クリーニングブレード30は、カウンタブレード方式であり、感光ドラム51に対して所定の押圧力で当接されている。一次転写後、中間転写ユニット44に転写されずに感光ドラム51上に残留したトナーは、感光ドラム51に当接して設けられたクリーニングブレード30によって除去され、次の作像工程に備える。クリーニングブレード30の詳細については、後述する。
The toner image developed on the
中間転写ユニット44は、駆動ローラ44aや従動ローラ44d、一次転写ローラ(転写手段)47y,47m,47c,47k等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられ、トナー像を担持する中間転写ベルト44bとを備えている。一次転写ローラ47y,47m,47c,47kは、感光ドラム51y,51m,51c,51kにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト44bに当接し、感光ドラム51のトナー像を別の像担持体である中間転写ベルト44bに一次転写する。
The
中間転写ベルト44bは、感光ドラム51に当接して感光ドラム51との間で一次転写部を形成し、一次転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム51に形成されたトナー像を一次転写部で一次転写する。中間転写ベルト44bに一次転写ローラ47によって正極性の一次転写バイアスを印加することにより、感光ドラム51上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次中間転写ベルト44bに多重転写される。
The
二次転写部45は、二次転写内ローラ45aと、二次転写外ローラ45bとを備えている。二次転写外ローラ45bに正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト44bに形成されたフルカラーのトナー像をシートSに転写する。二次転写外ローラ45bは、中間転写ベルト44bに当接して中間転写ベルト44bとの間で二次転写部45を形成し、二次転写バイアスが印加されることにより、中間転写ベルト44bに一次転写されたトナー像を二次転写部45でシートSに二次転写する。
The
定着部46は、定着ローラ46a及び加圧ローラ46bを備えている。定着ローラ46aと加圧ローラ46bとの間をシートSが挟持され搬送されることにより、シートSに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートSに定着される。シート排出部は、定着後、排出経路から搬送されるシートSを給送し、例えば、排出口から排出して排出トレイに積載する。
The fixing
制御部11はコンピュータにより構成され、例えばCPUと、各部を制御するプログラムを記憶するROMと、データを一時的に記憶するRAMと、外部と信号を入出力する入出力回路とを備えている。CPUは、画像形成装置1の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。CPUは、入出力回路を介して、シート給送部、画像形成部40、シート排出部に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。ROMには、シートSに画像を形成するための画像形成制御シーケンス等が記憶される。
The
次に、このように構成された画像形成装置1における画像形成動作について説明する。 Next, an image forming operation in the image forming apparatus 1 configured as described above will be described.
画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム51が回転して表面が帯電ローラ52により帯電される。そして、露光装置42により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム51に対して発光され、感光ドラム51の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト44bに転写される。
When the image forming operation is started, first, the
一方、このようなトナー像の形成動作に並行してシートSが供給され、中間転写ベルト44bのトナー画像にタイミングを合わせて、搬送経路を介してシートSが二次転写部45に搬送される。更に、中間転写ベルト44bからシートSに画像が転写され、シートSは、定着部46に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートSの表面に定着され、装置本体10から排出される。
On the other hand, the sheet S is supplied in parallel with the toner image forming operation, and the sheet S is conveyed to the
次に、本実施の形態の画像形成装置1におけるクリーニングブレード30について、詳細に説明する。
Next, the
図2に示すように、クリーニングブレード30は、略長方形の板状で、クリーニング対象物である感光ドラム51に当接するエッジ部31と、端面32と、対向面33とを有している。エッジ部31は、クリーニングブレード30の長手方向に沿った一辺であり、感光ドラム51の回転方向(図中矢印で示す移動方向)に対してカウンタ方向となるように、感光ドラム51の回転中心に沿って当接されている。端面32は、クリーニングブレード30のエッジ部31に沿った方向である幅方向W、即ち感光ドラム51の回転方向に交差する方向の両端部に設けられると共に、エッジ部31に連続して設けられている。対向面33は、エッジ部31を含み、感光ドラム51の表面に対向すると共に、端面32に連続している。
As shown in FIG. 2, the
ここで、クリーニングブレード30は、エッジ部31の幅方向Wの両端部に位置する両端当接部31aにおいてブレード捲れが発生しやすい傾向にある。ブレード捲れを抑制するために、両端当接部31aの表面のヤング率を高めることが考えられるが、幅方向Wにおいて急激にヤング率が変化すると、その部位で応力の集中が発生してしまう。本願発明者らが鋭意検討を行った結果、クリーニングブレード30の欠けは、クリーニングブレード30に作用する応力が集中する箇所で発生しやすいことが明らかになった。更に、クリーニングブレード30における幅方向Wの両端部において、感光ドラム51との両端当接部31aの表面のヤング率を適切に制御することで、両端当接部31aの表面が低摩擦化されることを見出した。
Here, the
ウレタンゴム製のクリーニングブレード30の両端当接部31aのヤング率を高める方法としては、両端当接部31aにおけるウレタンゴムの分子構造を制御することが有効である。ウレタンゴムは、例えば、ポリイソシアネート、ポリオール、鎖延長剤(例えば、多官能のポリオール)、および、ウレタンゴム合成用触媒を用いて合成することができる。ウレタンゴムが、ポリエステル系ウレタンゴムである場合、ポリエステル系ウレタンゴムを合成するためには、上記ポリオールとしてポリエステル系ポリオールを用いればよい。また、ポリエステル系ウレタンゴムが脂肪族ポリエステル系ウレタンゴムである場合、脂肪族ポリエステル系ウレタンゴムを合成するためには、上記ポリオールとして脂肪族ポリエステル系ポリオールを用いればよい。
As a method for increasing the Young's modulus of the both-
ウレタンゴム製のクリーニングブレード30の両端当接部31aのヤング率を高めるより具体的方法としては、ウレタンゴムの架橋度を変化させたり、ウレタンゴムの原料の分子量を制御したりする方法がある。また、好適な方法として、ウレタンゴムにイソシアヌレート基を含有させて該イソシアヌレート基の濃度を高める方法がある。イソシアヌレート基は、ウレタンゴムの原料であるポリイソシアネートに由来する基として、ウレタンゴムに含有させることができる。
More specific methods for increasing the Young's modulus of the both
本実施の形態では、クリーニングブレード30は、両端当接部31aの表面のヤング率の制御のしやすさの点から、イソシアヌレート基を含有するウレタンゴム製のクリーニングブレード30であることが好ましい。その場合、そのクリーニングブレード30の両端当接部31aの表面のヤング率を高めるためには、両端当接部31aにおけるウレタンゴムの表面(およびその近傍)にイソシアヌレート基の含有量を多くすることが好ましい。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、クリーニングブレード30の端面32は、エッジ部31側の領域を含む少なくとも一部の領域に、深さ方向の内部よりも表面のヤング率が高いブレード端硬化部(第1の高ヤング率部)34を有している。ブレード端硬化部34は、エッジ部31を含んでいる。本実施の形態では、クリーニングブレード30は、Y方向の厚さ2mm、X方向の長さ20mm、幅方向Wの幅345mmであり、ブレード端硬化部34は、エッジ部31側からX方向に向けて2mmの長さにしている。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、クリーニングブレード30のブレード端硬化部34の表面のヤング率Y0を100MPa(約10mgf/μm2)以上にすることで、クリーニングブレード30の両端当接部31aの表面の低摩擦化を図ることができる。また、クリーニングブレード30の両端当接部31aが変形しにくくなる。クリーニングブレード30のブレード端硬化部34の表面の低摩擦化を図ることができるのは、クリーニングブレード30と感光ドラム51との摩擦に関わる両者の極微視的な接触点(真実接触面積)が少なくなるためと考えられる。クリーニングブレード30のブレード端硬化部34の表面が低摩擦化されることによって、また、クリーニングブレード30の両端当接部31aが変形しにくくなることによって、クリーニングブレード30のエッジ部31の捲れが抑制される。
In the present embodiment, by setting the Young's modulus Y 0 of the surface of the blade
また、クリーニングブレード30の表面のヤング率が低ければ、クリーニングブレード30はトナーの形状に追従しやすくなるが、ヤング率が高すぎると、トナーの形状に追従しにくくなる。トナーの形状に追従しにくくなると、クリーニングブレード30の表面は、トナーの部分だけではなく、トナーの周囲の部分も押し込まれ、トナーの周囲の空隙からトナーがすり抜けやすくなる。従って、本実施の形態のクリーニングブレード30の両端当接部31aの表面のヤング率Y0は、4000MPa(約400mgf/μm2)以下であるが、3440MPa以下であることが好ましく、2500MPa以下であることがより好ましい。
Further, if the Young's modulus of the surface of the
以上より、本実施の形態のクリーニングブレード30のブレード端硬化部34の表面のヤング率は、100MPa以上4000MPa以下の範囲にあるが、100MPa以上3440MPa以下の範囲にあることが好ましい。より好ましくは、100MPa以上2500MPa以下の範囲である。本実施の形態では、クリーニングブレード30は、両端当接部31aの表面のヤング率を高くすると共に、ブレード端硬化部34の表面から幅方向Wにおける内部に向かってヤング率が低くなるように構成されている。
From the above, the Young's modulus of the surface of the blade end hardened
具体的には、図3に示すように、クリーニングブレード30のブレード端硬化部34の表面より50μm内部の位置のヤング率Y50と表面のヤング率Y0との比Y50/Y0が0.5以下(好ましくは0.2以下)になるようにする。これにより、ブレード端硬化部34の表面ヤング率がある程度高くなっていても、良好な凹凸・異物への追従性を得ることができる。また、上記比Y50/Y0を0.5以下にすることで、クリーニング角を大きく維持しやすくなり、高いトナー堰き止め能力を得ることができる。
Specifically, as shown in FIG. 3, the ratio Y 50 / Y 0 between the Young's modulus Y 50 at a
ブレード端硬化部34の表面から20μm内部の位置までのヤング率の平均変化率が、20μm内部の位置から50μm内部の位置までのヤング率の平均変化率以上になるように構成されている。ブレード端硬化部34の表面から20μm内部の位置までのヤング率の平均変化率は、クリーニングブレード30のブレード端硬化部34の表面より20μm内部の位置のヤング率をY20としたとき、{(Y0−Y20)/Y0}/(20−0)で表される。また、20μm内部の位置から50μm内部の位置までのヤング率の平均変化率は、{(Y20−Y50)/Y0}/(50−20)で表される。これにより、クリーニングブレード30の幅方向において応力が分散され、クリーニングブレード30の欠けが生じにくくなっている。
The average change rate of Young's modulus from the surface of the blade end hardened
以下、両端当接部31aの表面から20μm内部の位置までのヤング率の平均変化率{(Y0−Y20)/Y0}/(20−0)を「ΔY0−20」とも表記する。また、20μm内部の位置から50μm内部の位置までのヤング率の平均変化率{(Y20−Y50)/Y0}/(50−20)を「ΔY20−50」とも表記する。これらを用いて表せば、本実施の形態のクリーニングブレード30は、ΔY0−20≧ΔY20−50を満たすように構成されている。これにより、ブレード端硬化部34の表面から内部(表面より50μm内部)に向かってヤング率が急激に小さくなっていても、クリーニングブレード30の欠けが生じにくくなる。また、感光ドラム51の表面の凹凸への追従性もより良好になる。
Hereinafter, the average change rate {(Y 0 -Y 20 ) / Y 0 } / (20-0) of the Young's modulus from the surface of the both-
図2に示すように、ブレード端硬化部34は、表面から内部に向けて、最表部34a、中間部34b、最深部34cの領域を有し、ヤング率が段階的に小さくなるように形成されている。クリーニングブレード30のブレード端硬化部34を変形させる負荷は、クリーニングブレード30の感光ドラム51と相対する対向面33に沿った方向の応力となる。ここでは、説明の便宜上、ヤング率が段階的に変化している場合について説明しているが、これには限られず、クリーニングブレード30のヤング率の変化は連続的であってもよい。クリーニングブレード30のブレード端硬化部34のヤング率の変化は、段階的であるよりも連続的であることが好ましい。この場合、ブレード端硬化部34は、内部から表面に向けて連続して増加するヤング率の勾配を有する(図3参照)。連続的であるということは、剥がれや欠けを生じやすくするヤング率が異なる部分同士の界面が存在しないため、クリーニングブレード30の剥がれや欠けを抑制することができる。
As shown in FIG. 2, the blade end hardened
クリーニングブレード30を支持する方法としては、例えば、金属製等の支持部材にクリーニングブレード30を接着する方法や、複数の支持部材でクリーニングブレード30を挟み込む方法などが挙げられる。また、クリーニングブレード30を支持する他の方法としては、例えば、支持部材の先端にクリーニングブレード30を形成する方法、即ちクリーニングブレード30の一部を支持部とする方法なども挙げられる。
Examples of the method of supporting the
本実施の形態のクリーニングブレード30は、ウレタンゴム製のクリーニングブレード30である。ウレタンゴムの中でも、耐摩耗性などの機械的強度や、当接圧による永久変形のしにくさ(耐クリープ性)の観点から、ポリエステル系ウレタンゴムが好ましく、その中でも、脂肪族ポリエステル系ウレタンゴムがより好ましい。
The
クリーニングブレード30のブレード端硬化部34のヤング率を上述のように制御する方法としては、ウレタンゴムの分子構造を制御することが有効である。ウレタンゴムは、例えば、ポリイソシアネート、高分子量のポリオール、鎖延長剤(例えば、多官能の低分子量のポリオール)、および、ウレタンゴム合成用触媒を用いて合成することができる。ポリエステル系ウレタンゴムを合成するためには、ポリオールとしてポリエステル系ポリオールを用いればよく、脂肪族ポリエステル系ウレタンゴムを合成するためには、ポリオールとして脂肪族ポリエステル系ポリオールを用いればよい。
As a method for controlling the Young's modulus of the blade end hardened
ウレタンゴム製のクリーニングブレード30のブレード端硬化部34のヤング率を上述のように制御する方法としては、具体的には、ウレタンゴムの架橋度を変化させたり、ウレタンゴムの原料の分子量などを制御したりする方法などが挙げられる。これらの方法の中でも、ウレタンゴムの原料であるポリイソシアネートに由来するイソシアヌレート基の濃度がウレタンゴムの表面側ほど高くなるようにする方法が、ヤング率の制御の精度の観点から好ましい。
As a method for controlling the Young's modulus of the blade
ポリイソシアネートとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI、4,4’−MDI)、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI)が挙げられる。また、キシレンジイソシアネート(XDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート(1,5−NDI)、p−フェニレンジイソシアネート(PPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)が挙げられる。また、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、カルボジイミド変性MDI、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート(PAPI)などが挙げられる。これらの中でも、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましい。 Examples of the polyisocyanate include 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI, 4,4′-MDI), 2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI), 2,6-tolylene diisocyanate (2, 6-TDI). Moreover, xylene diisocyanate (XDI), 1,5-naphthylene diisocyanate (1,5-NDI), p-phenylene diisocyanate (PPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), and isophorone diisocyanate (IPDI) are mentioned. Further, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), tetramethylxylene diisocyanate (TMXDI), carbodiimide-modified MDI, polymethylene polyphenyl isocyanate (PAPI) and the like can be mentioned. Among these, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is preferable.
高分子量のポリオール(脂肪族ポリエステル系ポリオール)としては、例えば、エチレンブチレンアジペートポリエステルポリオール、ブチレンアジペートポリエステルポリオールが挙げられる。また、ヘキシレンアジペートポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。また、これらを混合して用いてもよい。また、これらの脂肪族ポリエステル系ポリオールの中でも、結晶性が高い点で、ブチレンアジペートポリエステルポリオール、ヘキシレンアジペートポリエステルポリオールが好ましい。脂肪族ポリエステル系ポリオールの結晶性が高いほど、得られるポリエステル系ウレタンゴム(ポリエステル系ウレタンゴム製のクリーニングブレード)の硬度が高くなり、クリーニングブレード30の耐久性を高めることができる。
Examples of the high molecular weight polyol (aliphatic polyester-based polyol) include ethylene butylene adipate polyester polyol and butylene adipate polyester polyol. Moreover, a hexylene adipate polyester polyol, a lactone-type polyester polyol, etc. are mentioned. Moreover, you may mix and use these. Of these aliphatic polyester-based polyols, butylene adipate polyester polyol and hexylene adipate polyester polyol are preferable in terms of high crystallinity. The higher the crystallinity of the aliphatic polyester polyol, the higher the hardness of the resulting polyester urethane rubber (cleaning blade made of polyester urethane rubber), and the durability of the
また、高分子量のポリオールの数平均分子量は、1500以上4000以下であることが好ましく、2000以上3500以下であることがより好ましい。ポリオールの数平均分子量が大きいほど、得られるウレタンゴム(ウレタンゴム製のクリーニングブレード)の硬度、弾性率および引っ張り強度が高くなる。また、数平均分子量が小さいほど、粘度が低くなり、ハンドリングが容易になる。 The number average molecular weight of the high molecular weight polyol is preferably 1500 or more and 4000 or less, and more preferably 2000 or more and 3500 or less. The higher the number average molecular weight of the polyol, the higher the hardness, elastic modulus and tensile strength of the resulting urethane rubber (urethane rubber cleaning blade). Further, the smaller the number average molecular weight, the lower the viscosity and the easier the handling.
鎖延長剤(多官能の低分子量のポリオール)としては、例えば、グリコールが挙げられる。グリコールとしては、例えば、エチレングリコール(EG)、ジエチレングリコール(DEG)、プロピレングリコール(PG)、ジプロピレングリコール(DPG)、1,4−ブタンジオール(1,4−BD)が挙げられる。また、1,6−ヘキサンジオール(1,6−HD)、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、キシリレングリコール(テレフタリルアルコール)、トリエチレングリコールなどが挙げられる。また、グリコール以外の鎖延長剤としては、例えば、3価以上の多価アルコールが挙げられる。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなどが挙げられる。また、これらを混合して用いてもよい。 Examples of the chain extender (polyfunctional low molecular weight polyol) include glycol. Examples of the glycol include ethylene glycol (EG), diethylene glycol (DEG), propylene glycol (PG), dipropylene glycol (DPG), and 1,4-butanediol (1,4-BD). Further, 1,6-hexanediol (1,6-HD), 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, xylylene glycol (terephthalyl alcohol), triethylene glycol, and the like can be given. Examples of chain extenders other than glycol include trihydric or higher polyhydric alcohols. Examples of the trihydric or higher polyhydric alcohol include trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, sorbitol, and the like. Moreover, you may mix and use these.
ウレタンゴム合成用触媒としては、ゴム化(樹脂化)や泡化を促進するためのウレタン化触媒(反応促進触媒)と、イソシアヌレート化触媒(イソシアネート三量化触媒)とに大別される。本発明においては、これらを混合して用いてもよい。 Urethane rubber synthesis catalysts are roughly classified into urethanization catalysts (reaction promotion catalysts) for promoting rubberization (resinization) and foaming, and isocyanurate formation catalysts (isocyanate trimerization catalysts). In the present invention, these may be mixed and used.
ウレタン化触媒としては、例えば、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエートなどのスズ系のウレタン化触媒や、トリエチレンジアミン、テトラメチルグアニジン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ジメチルイミダゾールが挙げられる。また、テトラメチルプロパンジアミン、N,N,N’−トリメチルアミノエチルエタノールアミンなどのアミン系のウレタン化触媒などが挙げられる。本発明においては、これらを混合して用いてもよい。これらのウレタン化触媒の中でも、ウレタン反応を特に促進する点で、トリエチレンジアミンが好ましい。 Examples of the urethanization catalyst include tin-based urethanization catalysts such as dibutyltin dilaurate and stannous octoate, triethylenediamine, tetramethylguanidine, pentamethyldiethylenetriamine, and dimethylimidazole. Further, amine-based urethanization catalysts such as tetramethylpropanediamine and N, N, N′-trimethylaminoethylethanolamine can be used. In the present invention, these may be mixed and used. Among these urethanization catalysts, triethylenediamine is preferable in that the urethane reaction is particularly accelerated.
イソシアヌレート化触媒としては、例えば、Li2O、(Bu3Sn)2Oなどの金属酸化物や、NaBH4などのハイドライト化合物や、NaOCH3、KO−(t−Bu)、ホウ酸塩などのアルコキシド化合物が挙げられる。また、N(C2H5)3、N(CH3)2CH2C2H5、N2C6H12などのアミン化合物や、HCO2Na、CO3(Na)2、PhCO2Na/DMF、CH3CO2K、(CH3CO2)2Caが挙げられる。また、アルカリ石鹸、ナフテン酸塩などのアルカリ性カルボキシレート塩化合物や、アルカリ性蟻酸塩化合物や、((R1)3−NR2OH)−OOCR3などの四級アンモニウム塩化合物などが挙げられる。また、イソシアヌレート化触媒として用いられる組み合わせ触媒(共触媒)として、例えば、アミン/エポキシド、アミン/カルボン酸、アミン/アルキレンイミドなどが挙げられる。本発明においては、これらを混合して用いてもよい。 Examples of the isocyanuration catalyst include metal oxides such as Li2O and (Bu3Sn) 2O, hydride compounds such as NaBH4, and alkoxide compounds such as NaOCH3, KO- (t-Bu), and borate. . Further, amine compounds such as N (C2H5) 3, N (CH3) 2CH2C2H5, and N2C6H12, HCO2Na, CO3 (Na) 2, PhCO2Na / DMF, CH3CO2K, and (CH3CO2) 2Ca can be given. Moreover, alkaline carboxylate salt compounds, such as alkali soap and a naphthenate, alkaline formate compound, quaternary ammonium salt compounds, such as ((R1) 3-NR2OH) -OOCR3, etc. are mentioned. Examples of the combined catalyst (co-catalyst) used as the isocyanurate-forming catalyst include amine / epoxide, amine / carboxylic acid, and amine / alkylene imide. In the present invention, these may be mixed and used.
ウレタンゴム合成用触媒の中でも、単独でウレタン化触媒としての作用に加えてイソシアヌレート化触媒の作用も示す、N,N,N’−トリメチルアミノエチルエタノールアミンが好ましい。また、必要に応じて、顔料、可塑剤、防水剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤などの添加剤を併せて用いることもできる。 Among the urethane rubber synthesis catalysts, N, N, N'-trimethylaminoethylethanolamine, which exhibits an action of an isocyanurate catalyst in addition to an action as a urethanization catalyst alone, is preferable. Moreover, additives, such as a pigment, a plasticizer, a waterproofing agent, antioxidant, a ultraviolet absorber, a light stabilizer, can also be used together as needed.
次に、本実施の形態において、ウレタンゴムを合成することで、イソシアヌレート基の分布を上述したように制御する方法について説明する。即ち、ポリオールとして脂肪族ポリエステル系ポリオールを用い、イソシアヌレート化触媒を金型の内表面に塗布し、この金型にポリイソシアネートと脂肪族ポリエステル系ポリオールの比率が特定範囲にある原料を入れ、ウレタンゴムを合成する方法である。 Next, a method for controlling the distribution of isocyanurate groups as described above by synthesizing urethane rubber in this embodiment will be described. That is, an aliphatic polyester-based polyol is used as a polyol, an isocyanurate-forming catalyst is applied to the inner surface of a mold, and a raw material in which the ratio of polyisocyanate and aliphatic polyester-based polyol is within a specific range is put in this mold, This is a method of synthesizing rubber.
原料を入れる金型の内表面にイソシアヌレート化触媒を塗布することによって、上記原料のうち、特に金型の内表面に接する部分におけるイソシアヌレート化反応が促進される。そのため、脂肪族ポリエステル系ポリオールに対して過剰のポリイソシアネートを使用することが好ましい。さらに、過剰のポリイソシアネートに対して、金型の内表面に塗布されたイソシアヌレート化触媒および金型の温度が作用して、イソシアヌレート基の分布が上述したように制御されたウレタンゴムが合成される。 By applying the isocyanurate forming catalyst to the inner surface of the mold into which the raw material is put, the isocyanurate forming reaction is promoted particularly in the portion in contact with the inner surface of the mold. Therefore, it is preferable to use excess polyisocyanate with respect to the aliphatic polyester-based polyol. Furthermore, the isocyanurate-forming catalyst applied to the inner surface of the mold and the temperature of the mold act on the excess polyisocyanate to synthesize urethane rubber whose distribution of isocyanurate groups is controlled as described above. Is done.
ポリイソシアネートに対する脂肪族ポリエステル系ポリオールの使用量(モル数)は、ポリイソシアネートのモル数に対して30モル%以上40モル%以下であることが好ましい。脂肪族ポリエステル系ポリオールが少ないほど、ポリイソシアネートを過剰にした効果が得られやすく、クリーニングブレード30のブレード端硬化部34の表面のヤング率を100MPa以上に制御しやすくなる。一方、ポリイソシアネートの過剰の程度をある程度に抑えることによって、クリーニングブレード30のブレード端硬化部34の表面のヤング率を4000MPa以下に制御しやすくなる。
The use amount (number of moles) of the aliphatic polyester-based polyol with respect to the polyisocyanate is preferably 30 mol% or more and 40 mol% or less with respect to the number of moles of the polyisocyanate. The smaller the aliphatic polyester polyol, the more easily the effect of excess polyisocyanate is obtained, and the Young's modulus of the surface of the blade end cured
また、金型の温度は、80℃以上150℃以下の範囲にすることが好ましく、100℃以上130℃以下の範囲にすることがより好ましい。金型内において原料を反応させてウレタンゴムを合成するためには、反応の速度の観点から、金型の温度はある程度高いことが好ましいが、金型の温度が高くなるほど、ブレード端硬化部34の表面と内部のヤング率の差が小さくなる傾向がある。
The mold temperature is preferably in the range of 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and more preferably in the range of 100 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. In order to synthesize the urethane rubber by reacting the raw materials in the mold, the temperature of the mold is preferably high to some extent from the viewpoint of the reaction speed. However, as the temperature of the mold increases, the blade
クリーニングブレード30を製造する方法としては、上述の方法以外に、例えば、ドラム状の型の内側に液を投入し、遠心力をかけて製造する方法(遠心法)や、ベルトもしくは溝状の型に液を投入して成形する方法(キャストプレス法)などが挙げられる。また、本実施の形態ではクリーニングブレード30は、感光ドラム51との当接方式として、画像形成時の感光ドラム51の回転方向(感光ドラム51の表面の移動方向)に対してカウンタ方向に配設するカウンタ方式として採用する。但し、これには限られず、画像形成時の感光ドラム51の回転方向(感光ドラム51の表面の移動方向)に対してウィズ方向に配設するウィズ方式を採用することもできる。
As a method for manufacturing the
次に、クリーニングブレード30の製造方法について、説明する。尚、以下において、「部」は「質量部」を意味する。
Next, a method for manufacturing the
(第一の組成物を得る工程)
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下「4,4’−MDI」とも表記する。)299部および数平均分子量2600のブチレンアジペートポリエステルポリオール(以下「BA2600」とも表記する。)767.5部を80℃で3時間反応させて、NCO基を7.2質量%含む第一の組成物(プレポリマー)を得た。
(Step of obtaining the first composition)
299 parts of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter also referred to as “4,4′-MDI”) and 767.5 parts of butylene adipate polyester polyol (hereinafter also referred to as “BA2600”) having a number average molecular weight of 2600 are 80. The mixture was reacted at 0 ° C. for 3 hours to obtain a first composition (prepolymer) containing 7.2% by mass of NCO groups.
(第二の組成物を得る工程)
数平均分子量2000のヘキシレンアジペートポリエステルポリオール(以下「HA2000」とも表記する。)300部に、ウレタンゴム合成用触媒としてのN,N,N’−トリメチルアミノエチルエタノールアミン(以下「ETA」とも表記する。)0.25部を加え、60℃で1時間撹拌して、第二の組成物を得た。
(Step of obtaining the second composition)
N, N, N′-trimethylaminoethylethanolamine (hereinafter also referred to as “ETA”) as a urethane rubber synthesis catalyst in 300 parts of hexylene adipate polyester polyol (hereinafter also referred to as “HA2000”) having a number average molecular weight of 2000 ) 0.25 part was added and stirred at 60 ° C. for 1 hour to obtain a second composition.
(混合物を得る工程)
上記第一の組成物を80℃に加温し、これに60℃に加温した上記第二の組成物を加え、撹拌して、第一の組成物と該第二の組成物との混合物を得た。この混合物中のポリオールのモル数は、同混合物中のポリイソシアネートのモル数に対して17モル%であった。以下、この割合を「M(OH/NCO)」とも表記する。本例では、M(OH/NCO)=17モル%である。
(Step of obtaining a mixture)
The first composition is heated to 80 ° C., the second composition heated to 60 ° C. is added thereto, and the mixture is stirred and mixed with the first composition and the second composition. Got. The number of moles of polyol in this mixture was 17 mol% based on the number of moles of polyisocyanate in the mixture. Hereinafter, this ratio is also expressed as “M (OH / NCO)”. In this example, M (OH / NCO) = 17 mol%.
(ウレタンゴム製のクリーニングブレードを得る工程)
エタノール100部にETA100部を混合して調製した触媒液を、クリーニングブレード製造用の金型の内表面の一箇所にスプレー塗布した。その後、ウレタンゴム製のブレードで金型の内表面の一部に触媒液を拭き延した。なお、図中には端部の片側のみしか示していないが、もう一方の面も同様に処理を行う。その後、金型を110℃に加熱した後、金型の内表面のうち触媒液を塗布していない面に離型剤を塗布し、再度、金型を110℃に加熱し、その温度で安定させた。その後、上記混合物を、金型の内部(キャビティ内)に注入した。注入後、110℃(成型温度)で30分間加熱し、硬化反応させた後に、脱型し、ウレタンゴム板を得た。得られたウレタンゴム板を切断機で切断し、エッジ部31分を形成して、ウレタンゴム製のクリーニングブレード30を得た。得られたクリーニングブレード30は、Y方向の厚さ2mm、X方向の長さ20mm、幅方向Wの幅345mmであった。
(Process to obtain a cleaning blade made of urethane rubber)
A catalyst solution prepared by mixing 100 parts of ethanol with 100 parts of ethanol was spray-applied to one place on the inner surface of a mold for manufacturing a cleaning blade. Thereafter, the catalyst solution was wiped on a part of the inner surface of the mold with a urethane rubber blade. Although only one side of the end portion is shown in the drawing, the other surface is similarly processed. Then, after heating the mold to 110 ° C., a mold release agent is applied to the inner surface of the mold where the catalyst solution is not applied, and the mold is heated again to 110 ° C. and stable at that temperature. I let you. Thereafter, the mixture was injected into the mold (inside the cavity). After the injection, it was heated at 110 ° C. (molding temperature) for 30 minutes to cause a curing reaction, and then demolded to obtain a urethane rubber plate. The obtained urethane rubber plate was cut with a cutting machine to form an
次に、本実施の形態のクリーニングブレード30の作用について説明する。画像形成処理が開始され、感光ドラム51が回転すると、現像されたトナー画像が中間転写ベルト44bに一次転写される。一次転写後、中間転写ユニット44に転写されずに感光ドラム51上に残留したトナーは、クリーニングブレード30によって除去される。このとき、クリーニングブレード30の幅方向Wの両端部にブレード端硬化部34が形成されて硬化されているので、エッジ部31の両端当接部31aにおけるブレード捲れの発生を抑制することができる。これにより、トナーがクリーニングブレード30と感光ドラム51との間をすり抜けてしまうことを抑制し、クリーニング不良の発生が防止される。
Next, the operation of the
上述したように、本実施の形態の画像形成装置1によれば、クリーニングブレード30の端面32は、エッジ部31側の領域を含む少なくとも一部の領域に、深さ方向の内部よりも表面のヤング率が高いブレード端硬化部34を有する。このため、クリーニングブレード30の端部における残留トナーのすり抜けやブレード捲れの発生を抑えながら、応力集中によるクリーニングブレード30の欠けの発生も抑制できる。
As described above, according to the image forming apparatus 1 of the present embodiment, the
尚、上述した本実施の形態のクリーニングブレード30では、ブレード端硬化部34はエッジ部31側からX方向に向けて2mmの長さにして形成しているが、これには限られない。例えば、エッジ部31側からX方向に向けて4mmの長さとしてもよい。本実施の形態では、クリーニングブレード30は、Y方向の厚さ2mm、X方向の長さ20mm、幅方向Wの幅345mmであり、この場合は、例えば、ブレード端硬化部34はエッジ部31側からX方向に向けて2〜4mmの長さであることが好ましい。
In the
尚、上述した本実施の形態のクリーニングブレード30では、端面32にのみヤング率の高い部位であるブレード端硬化部34を形成したが、これには限られず、例えば、図4に示すように対向面33にもヤング率の高い部位を設けてもよい。この場合、対向面33は、エッジ部31側の領域を含む少なくとも一部の領域に、深さ方向の内部よりも表面のヤング率が高い対向面硬化部(第2の高ヤング率部)35を有する。本実施の形態では、対向面硬化部35は、エッジ部31を含んでいる。対向面硬化部35は、内部から表面に向けて連続して増加するヤング率の勾配を有する。また、対向面硬化部35の表面のヤング率をY0、対向面硬化部35より20μm内部の位置のヤング率をY20、対向面硬化部35より50μm内部の位置のヤング率をY50とした場合に、以下の関係を満たす。尚、対向面硬化部35の作用や効果は、ブレード端硬化部34と同様である。
100MPa≦Y0≦4000MPa
Y50/Y0≦0.5
{(Y20―Y50)/Y0}/(50―20)≦{(Y0―Y20)/Y0}/(20−0)
In the
100 MPa ≦ Y 0 ≦ 4000 MPa
Y 50 / Y 0 ≦ 0.5
{(Y 20 -Y 50 ) / Y 0 } / (50-20) ≦ {(Y 0 -Y 20 ) / Y 0 } / (20-0)
(実施例1)
上述した実施の形態のクリーニングブレード30を用いて、ヤング率評価を行った。まず、ヤング率の測定方法について、説明する。クリーニングブレード30のヤング率の測定は、(株)エリオニクス製の微小押し込み硬さ試験機ENT−1100(商品名)を使用して行った。クリーニングブレード30のブレード端硬化部34の表面から内部に向かって適宜な点において、下記の条件で負荷−除荷試験を行い、同試験機の計算結果としてヤング率を得た。
試験モード:負荷−除荷試験
荷重レンジ:A
試験荷重:100[mgf]
分割数:1000[回]
ステップインターバル:10[m秒]
荷重保持時間:2[秒]
Example 1
The Young's modulus was evaluated using the
Test mode: Load-unloading test Load range: A
Test load: 100 [mgf]
Number of divisions: 1000 [times]
Step interval: 10 [msec]
Load holding time: 2 [seconds]
まず、クリーニングブレード30を幅方向の両端部2mmを切断した。そして、クリーニングブレード30の厚み面の厚み方向Yの中央箇所を、端面32から内部に向かう方向で、上述した測定および計算を行った。具体的には、端面32の表面から内部に向かって、表面から60μmまでは2μm刻み、60μmから100μmまで10μm刻み、100μmから300μmは20μm刻みの位置で上述した測定および計算を行った。ここで、測定および結果は、端面32の表面から図2の下側の図中の矢印の方向への距離をxμmとして、各測定位置において両端2つの測定値を平均した値をその位置におけるヤング率Yxとして用いた。なお、端面32の表面はx=0とした。その結果を、表1に示す。
First, the
次に、クリーニングブレード30の評価方法について説明する。上述の画像形成装置1の感光ドラム51と同じサイズで表面形状を異ならせた3種の感光ドラムを用意した。これらは、Sm30μm、凹凸高さ2μmの周方向のスジを表面に形成した感光ドラム(周スジ)、直径40μm、深さ2.5μmの凹部を面積率50%で表面に形成した感光ドラム(凹部)、表面を平滑にした感光ドラム(平滑)とした。これらを、それぞれ上述の画像形成装置1のBkステーションに搭載した。それぞれの感光ドラム51に対して、上述のようにして得られたクリーニングブレード30を、そのエッジ部31が感光ドラム51に当接するように設置した。
Next, an evaluation method for the
この設置条件としては、設定角22°、当接圧28gf/cm、自由長8mmとした。そして、30℃/80%RHの高温高湿環境下で、現像せずに放電電流100μAで10000枚の耐久試験を行い、捲れを評価した。評価結果を表2に示す。表2中、10000枚以内に捲れが発生した場合は×と記し、捲れが発生しなかった場合は○と記した。 The installation conditions were a set angle of 22 °, a contact pressure of 28 gf / cm, and a free length of 8 mm. Then, in a high-temperature and high-humidity environment of 30 ° C./80% RH, a durability test of 10,000 sheets was performed at a discharge current of 100 μA without developing, and the dripping was evaluated. The evaluation results are shown in Table 2. In Table 2, when a wrinkle occurred within 10,000 sheets, it was marked as x, and when a wrinkle did not occur, it was marked as ◯.
実施例1におけるクリーニングブレード30では、平滑感光ドラムでは捲れが発生したが、それ以外の感光ドラムでは捲れが発生せず、実用レベルと認められた。
In the
(実施例2)
実施例1において、金型の内表面の触媒を塗布する範囲を端面32のうちのエッジ部31から4mmまでに変更してブレード端硬化部34を形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてクリーニングブレードを製造し、ヤング率測定、および捲れ評価を行った。ヤング率測定結果と評価結果をそれぞれ表1と表2に示す。表2に示すように、平滑感光ドラムでは捲れが発生したが、それ以外の感光ドラムでは捲れが発生せず、実用レベルと認められた。
(Example 2)
In Example 1, the blade end hardened
(実施例3)
実施例1において、図4に示すように、金型の内表面の触媒を塗布する面として、実施例1と同様に端面32のエッジ部31から2mmの範囲のブレード端硬化部34に加えて、対向面33にも塗布して対向面硬化部35を形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてクリーニングブレードを製造し、ヤング率測定、および捲れ評価を行った。ヤング率測定結果と評価結果をそれぞれ表1と表2に示す。表2に示すように、全ての感光ドラムに対して、捲れは発生せず、実用レベルと認められた。
(Example 3)
In Example 1, as shown in FIG. 4, in addition to the blade
(実施例4)
実施例1において、金型の内表面の触媒を塗布する範囲を端面32の全面に変更してブレード端硬化部34を形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてクリーニングブレードを製造し、ヤング率測定、および捲れ評価を行った。ヤング率測定結果と評価結果をそれぞれ表1と表2に示す。表2に示すように、凹部感光ドラムと平滑感光ドラムでは捲れが発生したが、周スジ感光ドラムでは捲れが発生せず、実用レベルと認められた。凹部感光ドラムと平滑感光ドラムについては、端面32の全面が硬化していることによって、クリーニングブレードの幅方向両端部に過大な負荷が掛かり十分な効果を得られなかった。
Example 4
In Example 1, the blade end hardened
(実施例5)
実施例1において、金型の内表面の触媒を塗布する範囲を端面32のうちのエッジ部31から1mmまでに変更してブレード端硬化部34を形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてクリーニングブレードを製造し、ヤング率測定、および捲れ評価を行った。ヤング率測定結果と評価結果をそれぞれ表1と表2に示す。表2に示すように、凹部感光ドラムと平滑感光ドラムでは捲れが発生したが、周スジ感光ドラムでは捲れが発生せず、実用レベルと認められた。凹部感光ドラムと平滑感光ドラムについては、ブレード端硬化部34がエッジ部31から1mmでは捲れに対して十分な効果を得られなかった。
(Example 5)
In Example 1, the blade end hardened
(比較例1)
実施例1において、金型の内表面に触媒を塗布しなかった以外は、実施例1と同様にしてクリーニングブレードを製造し、捲れを評価した。評価結果を表2に示す。表2に示すように、全ての感光ドラムに対して、捲れが発生し、実用レベルに達しないことが確認された。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a cleaning blade was produced in the same manner as in Example 1 except that the catalyst was not applied to the inner surface of the mold, and the sag was evaluated. The evaluation results are shown in Table 2. As shown in Table 2, it was confirmed that wrinkles occurred on all the photosensitive drums and did not reach a practical level.
(比較例2)
実施例1において、金型の内表面の触媒を塗布する面を対向面33とし、対向面33に対向面硬化部35を形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてクリーニングブレードを製造し、ヤング率測定、および捲れ評価を行った。ヤング率測定結果と評価結果をそれぞれ表1と表2に示す。表2に示すように、全ての感光ドラムに対して、捲れは発生しなかった。しかしながら、試験後のクリーニングブレードはエッジ部31が摩耗しており、クリーニングブレード内部のヤング率の低い面がエッジ部31となっていた。従って、このクリーニングブレードは耐久が進行するに従い、クリーニングブレードのエッジ部のヤング率が小さくなっていく。長時間使用していると、クリーニングブレードの幅方向における両端部において捲れが発生する可能性があり、実用レベルに達しないことが確認された。
(Comparative Example 2)
In Example 1, the surface on which the catalyst was applied on the inner surface of the mold was the facing
(比較例3)
実施例1において、金型の内表面の触媒を塗布する範囲を対向面33のうちの両端2mm(端面32から内側に2mm)の範囲とした。それ以外は、実施例1と同様にしてクリーニングブレードを製造し、ヤング率測定、および捲れ評価を行った。ヤング率測定結果と評価結果をそれぞれ表1と表2に示す。表2に示すように、捲れの結果は実施例1、2と同等であったが、エッジ部31における硬化処理部と非硬化処理部の境界部でブレード欠けが発生していた。これは、対向面33の表面において、ヤング率が急激に変化する箇所ができて、その部分に応力が集中したためであると考えられ、実用レベルに達しないことが確認された。
(Comparative Example 3)
In Example 1, the range in which the catalyst on the inner surface of the mold was applied was set to a range of 2 mm on both ends of the facing surface 33 (2 mm inward from the end surface 32). Other than that, a cleaning blade was produced in the same manner as in Example 1, and Young's modulus was measured, and the sag was evaluated. Tables 1 and 2 show the Young's modulus measurement results and evaluation results, respectively. As shown in Table 2, the result of the dripping was the same as in Examples 1 and 2, but the blade chipping occurred at the boundary between the cured portion and the non-cured portion in the
(比較例4)
実施例1において、金型の内表面の触媒を塗布する範囲を先端面のうちの両端2mm(端面32から内側に2mm)の範囲とした。それ以外は、実施例1と同様にしてクリーニングブレードを製造し、ヤング率測定、および捲れ評価を行った。ヤング率測定結果と評価結果をそれぞれ表1と表2に示す。表2に示すように、捲れの結果は実施例1、2と同等であったが、当接エッジにおける硬化処理部と非硬化処理部の境界部でブレード欠けが発生していた。これは比較例3と同様に、第2面の表面において、ヤング率が急激に変化する箇所ができて、その部分に応力が集中したためであると考えられ、実用レベルに達しないことが確認された。
(Comparative Example 4)
In Example 1, the range in which the catalyst on the inner surface of the mold was applied was set to a range of 2 mm on both ends of the tip surface (2 mm on the inside from the end surface 32). Other than that, a cleaning blade was produced in the same manner as in Example 1, and Young's modulus was measured, and the sag was evaluated. Tables 1 and 2 show the Young's modulus measurement results and evaluation results, respectively. As shown in Table 2, the result of the dripping was the same as in Examples 1 and 2, but blade chipping occurred at the boundary between the hardened portion and the non-hardened portion at the contact edge. As in Comparative Example 3, it is considered that a portion where the Young's modulus changes rapidly on the surface of the second surface and stress is concentrated on that portion, and it is confirmed that the practical level is not reached. It was.
(比較例5)
実施例1において、金型の内表面に触媒液を塗布しなかった以外は、実施例1と同様にしてクリーニングブレードを製造した。次に、製造したクリーニングブレードの先端面のうちの両端2mm(端面32から内側に2mm)の範囲に、80℃に加温した4,4’−MDIを滴下した。そして、30分経過後にクリーニングブレードの表面に付着している4,4’−MDIをエタノールで拭きとった。その後、25℃/90%RHの高湿環境下で2日間放置して、クリーニングブレードの表面に浸み込んでいる4,4’−MDIを加水処理させ、これを比較例5のクリーニングブレードとした。ヤング率測定結果と評価結果をそれぞれ表1と表2に示す。表2に示すように、捲れの結果は実施例1、2と同等であったが、当接エッジにおける硬化処理部と非硬化処理部の境界部でブレード欠けが発生していた。これは、比較例5は上述した特許文献1と同様の処理方法を採用し、比較例3と同様に、第2面の表面においてヤング率が急激に変化する箇所ができて、その部分に応力が集中したためであると考えられ、実用レベルに達しないことが確認された。
(Comparative Example 5)
In Example 1, a cleaning blade was produced in the same manner as in Example 1 except that the catalyst solution was not applied to the inner surface of the mold. Next, 4,4′-MDI heated to 80 ° C. was dropped into a range of 2 mm at both ends (2 mm inward from the end surface 32) of the tip surface of the manufactured cleaning blade. Then, 4,4′-MDI adhering to the surface of the cleaning blade after 30 minutes was wiped off with ethanol. Then, it was left in a high humidity environment of 25 ° C./90% RH for 2 days to hydrolyze 4,4′-MDI soaked in the surface of the cleaning blade. did. Tables 1 and 2 show the Young's modulus measurement results and evaluation results, respectively. As shown in Table 2, the result of the dripping was the same as in Examples 1 and 2, but blade chipping occurred at the boundary between the hardened portion and the non-hardened portion at the contact edge. This is because Comparative Example 5 employs the same processing method as that of Patent Document 1 described above, and similarly to Comparative Example 3, a portion where the Young's modulus changes abruptly on the surface of the second surface is formed, and stress is applied to that portion. It was thought that this was because of the concentration, and it was confirmed that it did not reach the practical level.
1…画像形成装置、30…クリーニングブレード、31…エッジ部、32…端面、33…対向面、34…ブレード端硬化部(第1の高ヤング率部)、35…対向面硬化部(第2の高ヤング率部)、47,47y,47m,47c,47k…一次転写ローラ(転写手段)、51,51c,51k,51m,51y…感光ドラム(クリーニング対象物、像担持体)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image forming apparatus, 30 ... Cleaning blade, 31 ... Edge part, 32 ... End surface, 33 ... Opposing surface, 34 ... Blade end hardening part (1st high Young's modulus part), 35 ... Opposing surface hardening part (
Claims (15)
前記端面は、前記エッジ部の側の領域を含む少なくとも一部の領域に、深さ方向の内部よりも表面のヤング率が高い第1の高ヤング率部を有する、
ことを特徴とするクリーニングブレード。 An edge portion that comes into contact with an object to be cleaned, and an end surface that is provided at both ends in a direction along the edge portion and continues to the edge portion,
The end face has a first high Young's modulus portion whose surface Young's modulus is higher than that in the depth direction in at least a part of the region including the region on the edge portion side,
A cleaning blade characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載のクリーニングブレード。 The first high Young's modulus part includes the edge part,
The cleaning blade according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のクリーニングブレード。 The first high Young's modulus part has a gradient of Young's modulus that continuously increases from the inside toward the surface.
The cleaning blade according to claim 1 or 2, wherein
100MPa≦Y0≦4000MPa
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。 The Young's modulus of the first surface of the high Young's modulus unit when the Y 0,
100 MPa ≦ Y 0 ≦ 4000 MPa
Satisfy the relationship
The cleaning blade according to any one of claims 1 to 3, wherein
Y50/Y0≦0.5
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。 When the Young's modulus of the surface of the first high Young's modulus part is Y 0 , and the Young's modulus at a position inside 50 μm from the first high Young's modulus part is Y 50 ,
Y 50 / Y 0 ≦ 0.5
Satisfy the relationship
The cleaning blade according to any one of claims 1 to 4, wherein the cleaning blade is provided.
{(Y20―Y50)/Y0}/(50―20)≦{(Y0―Y20)/Y0}/(20−0)
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。 The Young's modulus of the surface of the first high Young's modulus part is Y 0 , the Young's modulus at a position inside 20 μm from the first high Young's modulus part is Y 20 , and the position inside 50 μm from the first high Young's modulus part. Young's modulus of the in case of a Y 50,
{(Y 20 -Y 50 ) / Y 0 } / (50-20) ≦ {(Y 0 -Y 20 ) / Y 0 } / (20-0)
Satisfy the relationship
The cleaning blade according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記対向面は、前記エッジ部の側の領域を含む少なくとも一部の領域に、深さ方向の内部よりも表面のヤング率が高い第2の高ヤング率部を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。 Including the edge portion, facing the surface of the cleaning object, and having a facing surface continuous to the end surface;
The opposing surface has a second high Young's modulus portion having a surface Young's modulus higher than that in the depth direction in at least a part of the region including the region on the edge portion side.
The cleaning blade according to any one of claims 1 to 6, wherein
ことを特徴とする請求項7に記載のクリーニングブレード。 The second high Young's modulus part includes the edge part,
The cleaning blade according to claim 7.
ことを特徴とする請求項7又は8に記載のクリーニングブレード。 The second high Young's modulus part has a gradient of Young's modulus that continuously increases from the inside toward the surface.
The cleaning blade according to claim 7 or 8, wherein
100MPa≦Y0≦4000MPa
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。 The Young's modulus of the second high Young's modulus unit when the Y 0,
100 MPa ≦ Y 0 ≦ 4000 MPa
Satisfy the relationship
The cleaning blade according to any one of claims 7 to 9, wherein
Y50/Y0≦0.5
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。 When the Young's modulus of the surface of the second high Young's modulus part is Y 0 , and the Young's modulus at a position inside 50 μm from the second high Young's modulus part is Y 50 ,
Y 50 / Y 0 ≦ 0.5
Satisfy the relationship
The cleaning blade according to any one of claims 7 to 10, wherein
{(Y20―Y50)/Y0}/(50―20)≦{(Y0―Y20)/Y0}/(20−0)
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項7乃至11のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。 The Young's modulus of the surface of the second high Young's modulus part is Y 0 , the Young's modulus at a position inside 20 μm from the second high Young's modulus part is Y 20 , and the position inside 50 μm from the second high Young's modulus part. Young's modulus of the in case of a Y 50,
{(Y 20 -Y 50 ) / Y 0 } / (50-20) ≦ {(Y 0 -Y 20 ) / Y 0 } / (20-0)
Satisfy the relationship
The cleaning blade according to any one of claims 7 to 11, wherein
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。 Made of urethane rubber containing isocyanurate groups,
The cleaning blade according to any one of claims 1 to 12, wherein
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。 The edge portion is in contact with the cleaning object so as to be in a counter direction with respect to the moving direction of the cleaning object;
The cleaning blade according to any one of claims 1 to 13, wherein the cleaning blade is provided.
前記像担持体のトナー像を別の像担持体に転写する転写手段と、
請求項1乃至14のいずれか1項に記載のクリーニングブレードと、を備え、
前記クリーニング対象物は前記像担持体であり、前記エッジ部に沿った方向は前記像担持体の移動方向に交差する方向である、
ことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier that carries and moves a toner image;
Transfer means for transferring the toner image of the image carrier to another image carrier;
A cleaning blade according to any one of claims 1 to 14, and
The object to be cleaned is the image carrier, and the direction along the edge portion is a direction intersecting the moving direction of the image carrier.
An image forming apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016192275A JP2018054956A (en) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | Cleaning blade and image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016192275A JP2018054956A (en) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | Cleaning blade and image forming apparatus |
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Publication Number | Publication Date |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016192275A Pending JP2018054956A (en) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | Cleaning blade and image forming apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10809658B2 (en) | 2018-07-18 | 2020-10-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Cleaning blade, manufacturing method of the cleaning blade, process cartridge and image forming apparatus |
-
2016
- 2016-09-29 JP JP2016192275A patent/JP2018054956A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10809658B2 (en) | 2018-07-18 | 2020-10-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Cleaning blade, manufacturing method of the cleaning blade, process cartridge and image forming apparatus |
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