JP2018072469A - 転写装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤモンドライクカーボン被覆層を有さないクリーニングブレードを具える場合と比べて、表面粗さＲｚが０．０５以上０．１５μｍ以下の範囲である無端状ベルトに対する清掃不良の発生が生じにくい、転写装置を提供すること。【解決手段】本発明の転写装置は、表面粗さＲｚが０．０５以上０．１５μｍ以下である無端状のベルトと前記ベルトを清掃するクリーニングブレードであって、板状の樹脂基材と、前記樹脂基材の少なくとも一つの辺部を覆う被覆層とを有し、前記被覆層には、前記樹脂基材との界面側に形成され、ダイヤモンドライクカーボンと、窒化チタン、炭化チタン及び炭窒化チタンから成る群から選ばれる少なくとも一つとを含有する繋ぎ層と、前記繋ぎ層を覆いダイヤモンドライクカーボンからなる表面層とが形成されている、前記クリーニングブレードと、を具えている。【選択図】なし

Description

本発明は、転写装置及び画像形成装置に関する。

下記特許文献１には、所定の極性に帯電された顕像剤を担持する顕像剤担持部材と、該顕像剤担持部材に対向する位置に設けられた背面電極部材と、前記顕像剤担持部材と背面電極部材との間に位置し、顕像剤を飛翔制御させるための制御電極部材とを備えた画像形成装置において、前記制御電極部材と背面電極部材との間に顕像剤の飛翔エネルギーを吸収し顕像剤を一時的に保持する表面を有する中間転写部材と、該中間転写部材に接し当該中間転写部材の表面に残留した顕像剤を取り除くために該顕像剤の帯電極性と逆極性の電圧が印加されたクリーニング部材とを具備したことを特徴とする画像形成装置が開示されている。

下記非特許文献２には、像担持体と、該像担持体表面に当接して該像担持体を帯電する帯電ローラと、該像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、該像担持体上のトナー像を被転写体上に転写する転写装置と、転写後の該像担持体表面にエッジ部を当接させて該像担持体上の付着物を除去するクリーニングブレードとを備え、該帯電ローラは表面に周方向に沿って延びる凹凸を有する画像形成装置において、 上記クリーニングブレードは、上記帯電ローラの表面の周方向に沿って延びる凹凸によって上記像担持体表面に形成された凹凸にならって弾性変形して該像担持体上の付着物を除去することを特徴とする画像形成装置が開示されている。

特開平１０−２６０５８９号公報 特開２０１４− ８５５９５号公報

本発明は、ダイヤモンドライクカーボン被覆層を有さないクリーニングブレードを具える場合と比べて、表面粗さＲｚが０．０５以上０．１５μｍ以下の範囲である無端状ベルトに対する清掃不良の発生が生じにくい、転写装置の提供を目的とする。

［転写装置］
請求項１に係る本発明は、表面粗さＲｚが０．０５以上０．１５μｍ以下である無端状のベルトと
前記ベルトを清掃するクリーニングブレードであって、板状の樹脂基材と、前記樹脂基材の少なくとも一つの辺部を覆う被覆層とを有し、前記被覆層には、前記樹脂基材との界面側に形成され、ダイヤモンドライクカーボンと、窒化チタン、シリコンチタン、タングステンチタン、炭化チタン及び炭窒化チタンから成る群から選ばれる少なくとも一つとを含有する繋ぎ層と、前記繋ぎ層を覆いダイヤモンドライクカーボンからなる表面層とが形成されている、前記クリーニングブレードと、
を具えた転写装置である。

請求項２に係る本発明は、前記樹脂基材が、ウレタン系ゴム、ポリイミド系ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴムから成る群から選ばれるいずれかである請求項１記載の転写装置である。

請求項３に係る本発明は、前記樹脂基材と前記被覆層との界面においては、前記樹脂基材及び前記被覆層の構成材料が混在した領域が形成されている、請求項１又は２記載の転写装置である。

請求項４に係る本発明は、前記表面層の厚みが０．０５μｍ以上０．３μｍ以下である、請求項１から３記載の転写装置である。

請求項５に係る本発明は、前記表面層のビッカース硬度が１５００Ｈｖ以上である、請求項１から４記載の転写装置である。

［画像形成装置］
請求項６に係る本発明は、請求項１から５いずれか記載の転写装置を具えた、画像形成装置である。

請求項１に係る本発明よれば、表面粗さＲｚが０．０５以上０．１５μｍ以下の範囲である無端状ベルトに対する清掃不良の発生が、被覆層を有さないクリーニングブレードを具える場合よりも、生じにくい転写装置が得られる。

請求項２に係る本発明よれば、請求項１の効果に加えてウレタン系ゴム、ポリイミド系ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴムから成る群から選ばれるいずれかである場合に適用可能となる。

請求項３に係る本発明よれば、請求項１又は２の効果に加えて、樹脂基材と被覆層の構成材料との混在領域を設けないクリーニングブレードを具える場合と比べて、クリーニングブレードの被覆層が更に剥がれにくい転写装置が得られる。

請求項４に係る本発明によれば、請求項１から３いずれかの効果に加えて、クリーニングブレードの被覆層の剥がれにくさと耐摩耗性が両立された転写装置が得られる。

請求項５に係る本発明によれば、請求項１から４いずれかの効果に加えて、クリーニングブレードの表面層のビッカース硬度が１５００Ｈｖ未満である場合と比べて、クリーニングブレードの耐摩耗性が高い転写装置が得られる。

請求項６に係る本発明によれば、転写装置が被覆層を有さないクリーニングブレードを具える場合と比べて、表面粗さＲｚが０．０５以上０．１５μｍ以下の範囲である無端状ベルトに対する清掃不良の発生が生じにくい、画像形成装置が得られる。

鏡面光沢度Ｇｓ（６０°）と表面粗さＲｚの関係を表す検量線である。

画像形成装置においては、像保持体や中間転写ベルト等に残留した現像剤を清掃するためにクリーニング装置が設けられている。このクリーニング装置の例として、基材としてポリウレタンゴム等の樹脂を用いた弾性を有するクリーニングブレードがある。

このようなクリーニングブレードは、被接触部材に角部（エッジ）が接触するよう設置され、摺擦によりエッジで現像剤を掻き落とすことで、クリーニング装置として機能する。

以下、本実施形態に係るクリーニングブレードについて説明する。本実施形態に係るクリーニングブレードは、ブレード基材とその表面を覆う被覆層と、を具えている。

ブレード基材は板状の樹脂基材から成り、ダイヤモンドライクカーボンを主成分とする被覆層によって、少なくとも一辺を覆うように被覆されている。この被覆された一辺は、画像形成装置内に設置される際に、クリーニング対象であるベルトと当接することになる部分に相当する。

被覆層で被覆されていないブレード基材単体は、従来型の弾性ブレードに相当し、この被覆層は、その硬さと低摩擦係数から、クリーニング対象との接触部における耐摩耗性及び低摩擦性を向上させるものである。すなわち、ブレード基材が直接ベルトと接する態様と比べて、ベルトとの摺動によって生じる摩耗への耐性が向上し、かつ、ベルトとの摩擦の軽減化が図られる。

耐摩耗性の向上はクリーニングブレードの長寿命化に寄与するものであり、低摩擦性の向上は、クリーニング性能の向上に寄与する。

ブレード基材を構成する樹脂基材としては、非金属製のクリーニングブレードとして一般的に用いられている各種弾性基材を採用可能であり、例えば、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴム等の、可撓性及び形状復元性を有することが知られている、いわゆるゴム材が挙げられる。

ゴム材の物性としては、ＪＩＳ−Ａの硬度７０〜８５程度であることが好ましい。

被覆層は、板状である樹脂基材の少なくとも一辺を覆うように形成されており、主としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜から成るが、基材との界面側には、樹脂基材と被覆層との密着性をより強固にするための繋ぎ層を有している。

繋ぎ層は、被覆層の主成分であるＤＬＣに加えて、アンカー材として窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、シリコンチタン、窒化クロム、炭化タングステン、炭化ケイ素、タングステンチタンの少なくともいずれかを含んでいる。

繋ぎ層を覆うことになるＤＬＣから成る表面層は、その厚みを０．０５μｍ以上０．３μｍ以下とすること好ましい。膜厚が厚くなる程、被覆膜が弾性変形する基材の動きに追従しきれず、膜剥がれが生じやすくなってしまう。また、膜厚が薄すぎると、ブレード材の表面の摩擦係数を低減させるという、ＤＬＣ膜を設けることの目的である効果が十分に得られない。

被覆膜の形成方法としてはＤＬＣを基材表面に成膜する方法として一般的な手法である、各種蒸着法（ＰＶＤ：物理気相成長法、ＣＶＤ：化学気相成長法）を用いることができる。

例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、直流プラズマＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、有磁場プラズマＣＶＤ法、イオンビーム・スパッタ法、イオンビーム蒸着法、反応性プラズマ・スパッタ法、アンバランスドマグネトロンスパッタ法等により形成される。

このとき用いることができる原料ガスは、含炭素ガスであり、例えば、メタン、エタン、プロパン、エチレン、ベンゼン、アセチレン等の炭化水素ガス、塩化メチレン、四塩化炭素、クロロホルム、トリクロルエタン等のハロゲン化炭素、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、アセトン、ジフェニルケトン等のケトン類、一酸化炭素、二酸化炭素等のガス、及び、これらのガスにＮ₂、Ｈ₂、Ｏ₂、Ｈ₂Ｏ、Ａｒ等を混合したものが挙げられる。

なお、各種蒸着法の中でも、アークプラズマ源を用いたイオンビーム蒸着法である、フィルター型カソーディック真空アーク（ＦＣＶＡ：Filtered Cathodic Vacuum Arc）方式を用いて、形成することが好ましい。

ＰＶＤ法の一種であるＦＣＶＡでは、固体の炭素源から直接的に炭素を取り出すため、炭素源として炭化水素ガスを用いるプラズマＣＶＤ法等と比較し、水素含有量の少ないＤＬＣ膜が得られる。そのため、ＦＣＶＡ法によって形成されたＤＬＣ膜は、より耐摩耗性に優れ、かつ、摩擦係数が低い物性が得られる。

繋ぎ層は、炭素とアンカー材が一定の比率で分散した状態とするよりも、被覆層の成長方向（基材との界面側ら表面層に向かう方向）に進むにつれて、アンカー材の割合が徐々に下がっていくように形成されていることが好ましい。なお、アンカー材の比率がゼロになって以降のアンカー材を含まない部分が、被覆層の表面層に相当し、ダイヤモンドライクカーボンから成る表面層のビッカース硬度は１５００Ｈｖ以上となる。

従って、特に繋ぎ層については、ＦＣＶＡ方式を用いて形成することが好ましい。ＦＣＶＡ方式を用いることで、炭素源のガスと、各イオン源（チタン源・クロム源・タングステン源・ケイ素源）となるガスの混合比率の調整を精密に行いながら成膜することができる。

イオン源ガスを注入することにより、基材成分（窒素やケイ素）、あるいは、炭素と各イオンが結合することで、繋ぎ層の構成成分として上述した、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、シリコンチタン、窒化クロム、炭化ケイ素、タングステンチタン、炭化タングステン、等が形成される。

ブレード基材の樹脂とＤＬＣ膜とでは、材質の違いに起因するモジュラス硬度の差がある。モジュラス硬度の差が大きい程、弾性変形を繰り返すことによる被覆層の剥がれやすさつながると考えられることから、ブレード基材と被覆層（繋ぎ層）との界面には、窒化チタンやシリコンチタン、炭窒化チタン、または、タングステンチタンが形成されてブレード基材の樹脂成分（窒素やケイ素）とチタンやタングステンが混在した状態となっている混在領域が存在していることが好ましい。混在領域が存在することで、樹脂から被覆層にかけてのモジュラス硬度の段差が緩やかなものとなり、被覆層がブレード基材からより剥がれにくくなる。

［クリーニングブレード］
初めに、以下の様にしてブレード基材を作成した。ポリカプロラクトンポリオール（ダイセル化学工業(株)製、プラクセル２０５、平均分子量５２９、水酸基価２１２ＫＯＨｍｇ／ｇ）およびポリカプロラクトンポリオール（ダイセル化学工業(株)製、プラクセル２４０、平均分子量４１５５、水酸基価２７ＫＯＨｍｇ／ｇ）と、をポリオール成分のソフトセグメント材料として用いた。また、２つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂（綜研化学社製、アクトフローＵＭＢ−２００５Ｂ）をハードセグメント材料として用い、上記ソフトセグメント材料およびハードセグメント材料を８：２（質量比）の割合で混合した。

次に、このソフトセグメント材料とハードセグメント材料との混合物１００部に対して、イソシアネート化合物として４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート（日本ポリウレタン工業(株)製、ミリオネートＭＴ）を６．２６部加えて、窒素雰囲気下で７０℃で３時間反応させた。尚、この反応で使用したイソシアネート化合物量は、反応系に含まれる水酸基に対するイソシアネート基の比（イソシアネート基／水酸基）が０．５となるよう選択したものである。

続いて、上記イソシアネート化合物を更に３４．３部加え、窒素雰囲気下で７０℃で３時間反応させて、プレポリマーを得た。尚、プレポリマーの使用に際して利用したイソシアネート化合物の全量は４０．５６部であった。

次に、このプレポリマーを１００℃に昇温し、減圧下で１時間脱泡した。その後、プレポリマー１００部に対して、１，４−ブタンジオールとトリメチロールプロパンとの混合物（質量比＝６０／４０）を７．１４部加え、３分間泡を巻きこまないよう混合し、基材形成用組成物を調製した。

次いで、１４０℃に金型を調整した遠心成形機に上記基材形成用組成物を流し込み、１時間硬化反応させた。次いで、１１０℃で２４時間熟成加熱し、冷却した後切断して、長さ３２０ｍｍ、幅１２ｍｍ、厚さ２ｍｍの基材Ａを得た。

続いて、得られた基材Ａに対して、ＦＣＶＡ方式により被覆層を形成した。被覆層としてのＤＬＣ膜は、元素源として炭素のみを用いた場合は炭素のみから成る純粋なＤＬＣ膜となるが、本実施例においては、成膜処理の初期に、アンカー材としてのチタン源となるガスを炭素の気化ガスに混合することで、基材と繋ぎ層との界面に混在領域が存在する繋ぎ層を形成することで、本実施例に係るクリーニングブレードを作製した。

繋ぎ層の組成について、Ｘ線光電子分光分析器で確認したところ、表面層の厚みは２００ｎｍ、繋ぎ層の厚みは１３３ｎｍであった。また、繋ぎ層に含有されるチタンの原子数濃度のピークは７％であること、及び、基材と被覆層との界面領域において、基材成分とチタン・炭素とが混在していることが確認された。

以上の様にして得られたクリーニングブレードを、光源入射角６０°における鏡面光沢度Ｇｓ（６０°）が１３５である無端状ベルトと共に、市販の画像形成装置（富士ゼロックス製 ＡｐｅｏｓＩＶ−５５７５）に設置することで、実施例１に係る画像形成装置を準備した。

無端状ベルトを、Ｇｓ（６０°）が１２９であるものとした点以外は、実施例１と同様にして実施例２に係る画像形成装置を準備した。

無端状ベルトを、Ｇｓ（６０°）が１２３であるものとした点以外は、実施例１と同様にして実施例３に係る画像形成装置を準備した。

無端状ベルトを、Ｇｓ（６０°）が１１８であるものとした点以外は、実施例１と同様にして実施例２に係る画像形成装置を準備した。

無端状ベルトを、Ｇｓ（６０°）が１１０であるものとした点以外は、実施例１と同様にして実施例２に係る画像形成装置を準備した。

比較例１

被覆層を形成していない基材Ａそのものをクリーニングブレードとして画像形成装置に設置した点以外は、実施例１と同様にして比較例１に係る画像形成装置を準備した。

比較例２

被覆層を形成していない基材Ａそのものをクリーニングブレードとして画像形成装置に設置した点以外は、実施例２と同様にして比較例２に係る画像形成装置を準備した。

比較例３

被覆層を形成していない基材Ａそのものをクリーニングブレードとして画像形成装置に設置した点以外は、実施例３と同様にして比較例３に係る画像形成装置を準備した。

比較例４

被覆層を形成していない基材Ａそのものをクリーニングブレードとして画像形成装置に設置した点以外は、実施例４と同様にして比較例４に係る画像形成装置を準備した。

比較例５

被覆層を形成していない基材Ａそのものをクリーニングブレードとして画像形成装置に設置した点以外は、実施例５と同様にして比較例５に係る画像形成装置を準備した。

比較例６

無端状ベルトを、Ｇｓ（６０°）が１０３であるものとした点以外は、実施例１と同様にして比較例６に係る画像形成装置を準備した。

比較例７

被覆層を形成していない基材Ａそのものをクリーニングブレードとして画像形成装置に設置した点以外は、比較例６と同様にして比較例７に係る画像形成装置を準備した。

比較例８

無端状ベルトを、Ｇｓ（６０°）が１４１であるものとした点以外は、実施例１と同様にして比較例８に係る画像形成装置を準備した。

比較例９

被覆層を形成していない基材Ａそのものをクリーニングブレードとして画像形成装置に設置した点以外は、比較例８と同様にして比較例９に係る画像形成装置を準備した。

［清掃性能確認試験］
各実施例及び比較例に係る画像形成装置を用いて、Ａ４用紙３００００回の印刷を実施した後、筋状の印刷汚れの発生の有無を確認することで、各実施例及び比較例における清掃品質を判定した。筋状の汚れは、ベルト表面に付着したトナー溜りがクリーニングブレードによって除去しきれない場合に発生する印刷不良である。結果を表１に示す。

なお、表１には記載していないが、比較例５及び７においては、印刷不良の他クリーニングブレードのメクレが生じた。クリーニングブレードのメクレとは、クリーニングブレードが、ベルトとの摩擦によってベルトの進行方向に巻き込まれて撓んでしまうことを意味する。

比較例１〜５では、いずれも印刷不良が生じたのに対して、実施例１〜５では印刷不良は発生しなかった。

また、鏡面光沢度Ｇｓ（６０°）が１０３である同一の無端状ベルトを具えた比較例６及び７では、被覆層の有無が異なるクリーニングブレードを用いているが、共に印刷不良が生じた。

また、鏡面光沢度Ｇｓ（６０°）が１４１である同一の無端状ベルトを具えた比較例６及び７では、被覆層の有無が異なるクリーニングブレードを用いているが、共に印刷不良は生じなかった。

このことから、ダイヤモンドライクカーボンによって被覆されたクリーニングブレードは、鏡面光沢度Ｇｓ（６０°）が、１１０以上１４１以下の無端状ベルトに対して良好な性能を発揮することがわかる。

また、比較例９が示すように、鏡面光沢度Ｇｓ（６０°）が１４１の無端状ベルトでは、ダイヤモンドライクカーボンによって被覆されていないクリーニングブレードでも印刷不良は発生しないため、各実施例に係るダイヤモンドライクカーボンによって被覆されたクリーニングブレードは、鏡面光沢度Ｇｓ（６０°）が、１１０以上１３５以下の無端状ベルトと組み合わせることで、ダイヤモンドライクカーボンによって被覆されていないクリーニングブレードに対して顕著な効果を奏することがわかる。

なお、鏡面光沢度Ｇｓ（６０°）１１０以上１３５以下の範囲の無端状ベルトは、図１に示す検量線によって、表面粗さＲｚ０．０５μｍ以上０．１５μｍ以下の範囲に相当する無端状ベルトであることから、各実施例に係るダイヤモンドライクカーボンによって被覆されたクリーニングブレードは、表面粗さＲｚ０．０５μｍ以上０．１５μｍ以下の無端状ベルトと組み合わせることで、顕著な効果を奏することがわかる。

以上で説明をしたように、本発明は転写装置及び画像形成装置に適用することができる。

Claims (6)

1. 表面粗さＲｚが０．０５μｍ以上０．１５μｍ以下である無端状のベルトと
   前記ベルトを清掃するクリーニングブレードであって、板状の樹脂基材と、前記樹脂基材の少なくとも一つの辺部を覆う被覆層とを有し、前記被覆層には、前記樹脂基材との界面側に形成され、ダイヤモンドライクカーボンと、窒化チタン、シリコンチタン、タングステンチタン、炭化チタン及び炭窒化チタンから成る群から選ばれる少なくとも一つとを含有する繋ぎ層と、前記繋ぎ層を覆いダイヤモンドライクカーボンからなる表面層とが形成されている、前記クリーニングブレードと、
   を具えた転写装置。
2. 前記樹脂基材が、ウレタン系ゴム、ポリイミド系ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴムから成る群から選ばれるいずれかである請求項１記載の転写装置。
3. 前記樹脂基材と前記被覆層との界面においては、前記樹脂基材及び前記被覆層の構成材料が混在した領域が形成されている、請求項１又は２記載の転写装置。
4. 前記表面層の厚みが０．０５μｍ以上０．３μｍ以下である、請求項１から３記載の転写装置。
5. 前記表面層のビッカース硬度が１５００Ｈｖ以上である、請求項１から４記載の転写装置。
6. 請求項１から５いずれか記載の転写装置を具えた、画像形成装置。

Images