JP2019061148A - クリーニング部材、クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

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大介 太野
昌記 平方
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昌記 平方
剛 岩永
Takeshi Iwanaga
剛 岩永
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Abstract

【課題】被クリーニング部材に接触する接触面が、平面状であるクリーニング部材を用いた場合と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制されるクリーニング部材を提供する。【解決手段】クリーニング部材10は、支持材14上に、接触面16を含む弾性部材12を有している。クリーニング部材10は、接触面16において被クリーニング部材と接触する。クリーニング部材10の長手方向に直交する断面において、接触面16を含む領域は湾曲形状を有しており、弾性部材12の一部であって接触面16を含まない領域は直線状に形成されている。【選択図】図3

Description

本発明は、クリーニング部材、クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
従来から、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等において、像保持体等の被クリーニング部材の表面を清掃して残存トナー等の清掃対象を清掃するためのクリーニング部材として、クリーニングブレードが用いられている。
例えば特許文献1には、クリーニングブレードを備えた画像形成装置として、「所定方向に移動すると共に、電子写真方式により表面にトナー像が形成される感光体と、この感光体の表面に当接して、転写完了後の残留トナーを剥離除去させるクリーニングブレードとを備えた電子写真記録装置において、装置の駆動開始前に前記感光体の表面に対して低摩擦膜を形成するために、潤滑剤を塗布したことを特徴とする電子写真記録装置。」が記載されている。
特開平8−119676号公報
感光体等の像保持体上のトナーのクリーニング手段として、板状のクリーニングブレード(クリーニング部材)が知られている。
被クリーニング部材に接触する接触面が平面状である、板状のクリーニングブレードを用いた場合、クリーニングブレードは被クリーニング部材(例えば、感光体)に接触し、被クリーニング部材の移動方向の下流側に変形する。そして、クリーニングブレードと被クリーニング部材との付着と滑りにより、上記変形における変形量の増大及び減少を繰り返しながら、トナー等の清掃対象を除去している。
しかし、板状のクリーニングブレードを用いた場合には、上記変形量の絶対量が長手方向において均一に近い状態とならず、上記変形量の絶対量が大きい部分と、小さい部分とが発生する場合がある。それにより、被クリーニング部材における、上記変形量の絶対量が大きい部分と接する領域の表面は摩耗量が大きくなりやすく、上記変形量の絶対量が小さい部分と接する領域の表面は摩耗量が小さくなりやすいため、クリーニングブレードの長手方向において被クリーニング部材表面の摩耗状態が偏る(偏摩耗する)場合がある。
特許文献1には、被クリーニング部材である感光体の表面に対して低摩擦膜を形成するために、潤滑剤を塗布することにより、駆動開始時に感光体とクリーニングブレードとの摩擦係数を低下させることが検討されているが、上記潤滑剤の塗布を行ったとしても、感光体表面の偏摩耗が発生してしまう場合があった。
本発明の課題は、被クリーニング部材に接触する接触面が、平面状であるクリーニング部材と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制されるクリーニング部材を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
被クリーニング部材に接触する接触面の、長手方向に直交する断面における形状が湾曲形状を含む、
クリーニング部材。
請求項2に係る発明は、
前記湾曲形状の先端曲率半径が、0.5cm以上2cm以下である、請求項1に記載のクリーニング部材。
請求項3に係る発明は、
前記接触面の、長手方向に直交する断面における形状が、円弧状である、請求項2に記載のクリーニング部材。
請求項4に係る発明は、
前記接触面が、ゴムを含む部材で構成されている、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のクリーニング部材。
請求項5に係る発明は、
前記ゴムが、ウレタンゴムである、請求項4に記載のクリーニング部材。
請求項6に係る発明は、
前記ゴムのゴム硬度が、60°以上80°以下である、請求項4又は請求項5に記載のクリーニング部材。
請求項7に係る発明は、
前記ゴムの圧縮永久ひずみが、2%以下である、請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載のクリーニング部材。
請求項8に係る発明は、
請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のクリーニング部材を備えたクリーニング装置。
請求項9に係る発明は、
像保持体と、請求項8に記載のクリーニング装置と、を備え、画像形成装置に対して着脱されるプロセスカートリッジ。
請求項10に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面をクリーニングする、請求項8に記載のクリーニング装置と、
を備える画像形成装置。
請求項11に係る発明は、
前記像保持体が、無機保護層を有する感光体である、請求項10に記載の画像形成装置。
請求項1、4又は5に係る発明によれば、被クリーニング部材に接触する接触面が、平面状であるクリーニング部材と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制されるクリーニング部材が提供される。
請求項2に係る発明によれば、前記接触面の、長手方向に直交する断面における形状が、湾曲形状の先端曲率半径が、0.5cm未満である場合と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制されるクリーニング部材が提供される。
請求項3に係る発明によれば、前記接触面の、長手方向に直交する断面における形状が、楕円弧状である場合と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制されるクリーニング部材が提供される。
請求項6に係る発明によれば、接触面を構成するゴムを含む部材におけるゴムのゴム硬度が、55°である場合と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制されるクリーニング部材が提供される。
請求項7に係る発明によれば、接触面を構成するゴムを含む部材におけるゴムの圧縮永久ひずみが、25%である場合と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制されるクリーニング部材が提供される。
請求項8に係る発明によれば、被クリーニング部材に接触する接触面が、平面状であるクリーニング部材を用いた場合と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制されるクリーニング装置が提供される。
請求項9に係る発明によれば、像保持体に接触する接触面が、平面状であるクリーニング部材を用いた場合と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制されるプロセスカートリッジが提供される。
請求項10又は11に係る発明によれば、像保持体に接触する接触面が、平面状であるクリーニング部材を用いた場合と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制される画像形成装置が提供される。
本実施形態に係るクリーニング部材10の一例を示す概略図である。 図1に記載したクリーニング部材10の、長手方向に直交する断面における断面図である。 本実施形態に係るクリーニング部材10の別の一例の、長手方向に直交する断面における断面図である。 本実施形態に係るクリーニング部材10の別の一例の、長手方向に直交する断面における断面図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略模式図である。 本実施形態に係るクリーニング装置の一例を示す模式断面図である。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
なお、「質量部」及び「質量%」との記載は、それぞれ、「重量部」及び「重量%」と同義である。
(クリーニング部材)
本実施形態に係るクリーニング部材は、被クリーニング部材に接触する接触面の、長手方向に直交する断面における形状が湾曲形状を含む。
クリーニング部材は、被クリーニング部材(例えば、感光体等の像保持体)の表面に存在するトナー、現像剤等の清掃対象(以下単に「異物」とも称す)を清掃する目的で、被クリーニング部材の表面に接触するよう配置されて用いられる。
被クリーニング部材に接触する接触面が平面状である、板状のクリーニングブレードを用いた場合、クリーニングブレードは被クリーニング部材(例えば、感光体)に接触し、被クリーニング部材の移動方向の下流側に変形(タックアンダー)する。板状のクリーニングブレードを用いた場合には、クリーニングブレードと被クリーニング部材との付着と滑り(スティックスリップ)により、上記変形における変形量の増大及び減少を繰り返しながら、異物を除去している。
しかし、板状のクリーニングブレードを用いた場合には、上記変形量の絶対量が長手方向において均一に近い状態とならず、上記変形量の絶対量が大きい部分と、小さい部分とが発生する場合がある。それにより、被クリーニング部材における、上記変形量の絶対量が大きい部分と接する領域の表面は摩耗量が大きくなりやすく、上記変形量の絶対量が小さい部分と接する領域の表面は摩耗量が小さくなりやすいため、クリーニングブレードの長手方向において被クリーニング部材表面の摩耗状態が偏る(偏摩耗する)場合がある。
偏摩耗した被クリーニング部材を用いた場合、クリーニングブレードと被クリーニング部材の摩耗した箇所が接触しにくい状態となり、異物のすり抜けが発生する場合がある。
例えば、被クリーニング部材に接触する接触面が平面状であるクリーニングブレードを用いた場合には、長手方向の端部に近い部分における、上記変形量の絶対量よりも、長手方向の中央部に近い部分の上記変形量の絶対量が小さくなる場合がある。このようなクリーニングブレードを用いると、被クリーニング部材の、クリーニングブレードの長手方向の端部に近い部分と接触する領域における摩耗量が、クリーニングブレードの長手方向の中央部に近い部分と接触する領域における摩耗量よりも大きくなる場合がある。
本実施形態に係るクリーニング部材を用いることにより、被クリーニング部材の偏摩耗の発生が抑制される。
上記効果が得られる詳細な機序は不明であるが、被クリーニング部材に接触する接触面の、長手方向に直交する断面における形状が湾曲形状を有することにより、被クリーニング部材とクリーニング部材とが、クリーニング部材の長手方向において均一に近い状態で接触すると考えられる。
そのため、クリーニング部材の長手方向において、上記変形量の絶対量も均一に近い状態となり、被クリーニング部材の偏摩耗の発生が抑制されると考えられる。
また、本実施形態に係るクリーニング部材を用いた場合には、被クリーニング部材の偏摩耗の発生が抑制されることにより、トナー等の異物がクリーニング部材をすり抜けることが抑制され、画像に汚れ(画像不良)が発生することも抑制されやすいと考えられる。
特に、被クリーニング部材が、表面の動摩擦係数が低い無機保護層を有する感光体である場合に、本実施形態に係るクリーニング部材を強い力で接触させられるため、長期間にわたって高いクリーニング性が維持されやすいと考えられる。
以下、本実施形態に係るクリーニング部材の詳細について、図面を参照して説明する。なお、符号は省略される場合がある。
図1は、本実施形態に係るクリーニング部材10の一例を示す概略図である。
図1中、クリーニング部材10は支持材14上に、接触面16を含む弾性部材12を有している。また、矢印Aは、クリーニング部材10の長手方向を示している。
支持材14は存在しなくともよく、クリーニング部材は弾性部材12により構成されていてもよい。
ここで、接触面16において、クリーニング部材10は被クリーニング部材と接触する。
本実施形態において、接触面16の、長手方向に直交する断面における形状が湾曲形状を含むことにより、上記断面における形状が平面状であるクリーニング部材と比較して、被クリーニング部材の偏摩耗が抑制される。
図2は、図1に記載したクリーニング部材10の、長手方向に直交する断面における断面図である。
図2中、接触面16は、湾曲形状を含んでいる。
本実施形態において、接触面16は、湾曲形状を含んでいればよいが、湾曲形状のみからなることが好ましい。
また、図2中、接触面16の、長手方向に直交する顔面における形状は、円弧状として記載されている。
本実施形態において、円弧状とは、真円に近い円の一部をいい、楕円弧状とは、楕円の一部をいう。
本実施形態に係るクリーニング部材において、接触面16の長手方向に直交する形状は、接触面16が湾曲形状を含む限りにおいて特に限定されないが、頂点以外の変曲点を有しないことが好ましく、円弧状又は楕円弧上であることがより好ましく、円弧状であることが更に好ましい。
また、前記湾曲形状の先端曲率半径は、0.5cm以上2.0cm以下であることが好ましく、0.5cm以上1.5cm以下であることがさらに好ましく、0.5cm以上1.0cm以下であることがより好ましい。
湾曲形状の先端曲率半径は、下記方法により測定される。
曲率半径の測定は、クリーニング部材の湾曲形状部先端を側面から撮影し、撮影した画像の、曲率部において円を合わせ、曲率部の曲率を超えない最大の円の半径から求めた。
図3は、本実施形態に係るクリーニング部材10の別の一例の、長手方向に直交する断面における断面図である。
図3中、接触面16を含む領域は湾曲形状を有しており、弾性部材12の一部であって、接触面16を含まない領域は直線状に形成されている。
本実施形態に係るクリーニング部材10において、接触面16の長手方向に直交する断面における形状は湾曲形状を含むが、上記断面における接触面16以外の形状は、例えば直線状等、湾曲形状以外の形状により形成されていてもよい。
また、本実施形態に係るクリーニング部材10における、接触面16を含む湾曲形状の高さHは、5mm以上であることが好ましく、10mm以上であることがより好ましい。高さHの上限は特に限定されないが、例えば30mm以下であればよい。
また、本実施形態に係るクリーニング部材10における、接触面16を含む湾曲形状の幅Wは、2mm以上であることが好ましく、5mm以上であることがより好ましい。幅Wの上限は特に限定されないが、例えば30mm以下であればよい。
図4は、本実施形態に係るクリーニング部材10の別の一例の、長手方向に直交する断面における断面図である。
図4において、接触面16は2つ形成されており、いずれも湾曲形状を有している。
本実施形態に係るクリーニング部材10は、接触面16を複数有していてもよいが、接触面16を有する場合、そのいずれもが湾曲形状を含むことが好ましい。
また、本実施形態に係るクリーニング部材10に含まれる接触面16の数は、1個以上6個以下であることが好ましく、1個以上3個以下であることがより好ましく、1個又は2個であることが更に好ましく、1個であることが特に好ましい。
<材料>
本実施形態に係るクリーニング部材10の材質の詳細について説明する。以下、符号は省略して説明する。
本実施形態に係るクリーニング部材を構成する材料としては、特に限定されず、公知のクリーニング部材の材料が使用される。
本実施形態に係るクリーニング部材は、ゴム弾性体を含むことが好ましく、支持材と、ゴム弾性体と、を含むことが好ましい。例えば、ゴム弾性体が支持材に接着されたものが挙げられる。
また、本実施形態において、接触面は、ゴムを含む部材で構成されていることが好ましい。すなわち、接触面は、上記ゴム弾性体の少なくとも一部であることが好ましい。
上記ゴム弾性体に含まれるゴムとしては、ウレタンゴム、ポリイミドゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられるが、耐摩耗性、機械的強度、耐油性、及び耐オゾン性に優れていることから、ウレタンゴムが好ましい。
ウレタンゴム(ポリウレタン)は、通常ポリイソシアネートとポリオールとを重合することで合成される。また、ポリオール以外にイソシアネート基と反応し得る官能基を有する樹脂を用いてもよい。なお、ウレタンゴムはハードセグメントとソフトセグメントとを有している。
ここで、「ハードセグメント」及び「ソフトセグメント」とは、樹脂中で、前者を構成する材料の方が、後者を構成する材料よりも相対的に硬い材料からなり、後者を構成する材料の方が前者を構成する材料よりも相対的に柔らかい材料からなるセグメントを意味する。
ハードセグメントを構成する材料(ハードセグメント材料)とソフトセグメントを構成する材料(ソフトセグメント材料)との組み合わせとしては、特に限定されず、一方が他方に対して相対的に硬く、他方が一方に対して相対的に柔らかい組み合わせとなるよう公知の樹脂材料から選択し得る。
・ポリオール
ポリオールとしては、ポリエステルポリオール(例えばポリブチレンアジペート等)、ジオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール(例えばポリテトラメチレンエーテルグリコール等)等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、ジオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるもの、ラクトン(環状エステル)の開環重合で得られるもの、ラクトン(環状エステル)の開環重合で得られたポリオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるもの等を用いてもよい。
ジオールとしては、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ウンデカンジオール、ドデカンジオール、トリデカンジオール、テトラデカンジオール、オクタデカンジオール、エイコサンジオール等が挙げられる。
二塩基酸としては、アジペート(アジピン酸)、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、トリデカンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、及びこれらの低級アルキルエステルや酸無水物等が挙げられる。
ラクトン(環状エステル)としては、ε−カプロラクトン、トリメチルカプロラクトン、バレロラクトン等が挙げられる。
なお、これらポリオールの市販品としては、例えば、(株)ダイセル製のプラクセル205、プラクセル240、プラクセル260、東ソー社製のニッポラン4009、日立化成株式会社製のテスラック2464、保土谷化学工業(株)製のPTG−2000SNなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
また、ポリオールとして後述の「鎖延長剤」の項において挙げるポリオール(1,4−ブタンジオール等)を用いてもよく、さらにこれらのポリオールと二塩基酸とを併用してもよい。二塩基酸としては、例えばアジペート(アジピン酸)、セバシン酸等が挙げられる。
・イソシアネート基に対して反応し得る官能基を有する樹脂
またポリウレタンの原料として、イソシアネート基に対して反応し得る官能基を有する樹脂を用いることも望ましい。また、柔軟性のある樹脂であることが望ましく、柔軟性の点から直鎖構造を有する脂肪族系の樹脂であることがより望ましい。具体例としては、2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂や、2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂、2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂等を用いることが望ましい。
2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂の市販品としては、例えば、綜研化学社製のアクトフロー(グレード:UMB−2005B、UMB−2005P、UMB−2005、UME−2005等)が挙げられる。
2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂の市販品としては、例えば、出光興産(株)製、R−45HT等が挙げられる。
2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂としては、従来の一般的なエポキシ樹脂のごとく硬くて脆い性質を有するものではなく、従来のエポキシ樹脂よりも柔軟強靭性であるものが望ましい。上記エポキシ樹脂としては、例えば、分子構造の面では、その主鎖構造中に、主鎖の可動性を高くし得る構造(柔軟性骨格)を有するものが好適であり、柔軟性骨格としては、アルキレン骨格や、シクロアルカン骨格、ポリオキシアルキレン骨格等が挙げられ、特にポリオキシアルキレン骨格が好適である。
また、物性面では、従来のエポキシ樹脂と比べて、分子量に比して粘度が低いエポキシ樹脂が好適である。具体的には、重量平均分子量が900±100の範囲内であり、25℃における粘度が15000±5000mPa・sの範囲内であることが望ましく、15000±3000mPa・sの範囲内であることがより望ましい。この特性を有するエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、DIC製、EPLICON EXA−4850−150等が挙げられる。
・ポリイソシアネート
ポリウレタンの合成には、ポリイソシアネートが用いられる。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)、2,6−トルエンジイソシアネート(TDI)、ヘキサンジイソシアネート(HDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート(TODI)などが挙げられる。
なお、ポリイソシアネートとしては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)が好ましく、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)がより好ましい。
ポリイソシアネートが有するイソシアネート基に対して反応し得る官能基を有する樹脂100質量部に対する、ポリイソシアネートの配合量は、20質量部以上40質量部以下が望ましく、更には20質量部以上35質量部以下がより望ましく、20質量部以上30質量部以下が更に望ましい。20質量部以上であることにより、ウレタン結合量が多く確保されてハードセグメント成長し、硬度が高められる。一方40質量部以下であることにより、ハードセグメントが大きくなり過ぎず、伸張性が得られ、クリーニングブレードの欠けの発生が抑制される。
・鎖延長剤
また、本実施形態におけるポリウレタンは、鎖延長剤が重合された重合体であってもよい。
鎖延長剤としては、従来公知のものであれば特に限定されるものではなく、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール,1,9−ノナンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール等のグリコール類、ジグリセリン、ペンタエリスリトール等の3価及びこれ以上の多価アルコール、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン等のアミノ多価アルコール等が用いられる。これらの中でもグリコール類及び3価のアルコール類が好ましく、グリコール類がより好ましい。
なお、グリコール類としては、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオールがより好ましい。
なお、鎖延長剤としては、炭素数3以上の直鎖ジオールがより好ましい。鎖延長剤は前記のものを単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
・架橋剤
また、本実施形態におけるポリウレタンは、架橋剤により架橋重合された重合体であってもよい。
架橋剤としては、ジオール(2官能)、トリオール(3官能)、テトラオール(4官能)等が挙げられ、これらを併用してもよい。また、架橋剤としてアミン系化合物を用いてもよい。なお、3官能以上の架橋剤を用いて架橋されたものであることが望ましい。3官能の架橋剤としては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセリン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。
架橋剤の、イソシアネート基に対して反応し得る官能基を有する樹脂100質量部に対する配合量は2質量部以下が望ましい。2質量部以下であることにより、分子運動が化学架橋で拘束されることなく、熟成によるウレタン結合由来のハードセグメントが大きく成長し、ゴム硬度が高められる。
ポリウレタンは、上述したポリオールに、イソシアネート化合物及び架橋剤等を配合して、分子配列が均一となる成形条件で成形することが好ましい。
ポリウレタンの製造では、プレポリマー法やワンショット法など、ポリウレタンの一般的な製造方法が用いられる。プレポリマー法は強度、耐摩耗性に優れるポリウレタンが得られるため本発明には好適であるが、製法により制限されるものではない。
金型として、接触面の長手方向に直交する断面における形状を湾曲形状とする金型を使用することにより、湾曲形状を有するポリウレタンが得られる。
支持材としては、剛性を有する板状の支持体が挙げられ、例えば、金属板が好ましい。
本実施形態に係るクリーニング部材は、例えば、上述の方法により得られたポリウレタンを、板状の支持体に接着することにより得られる。
〔ゴム硬度〕
接触面に含まれるゴムのゴム硬度は、60°以上80°以下であることが好ましく、65°以上75°以下であることが好ましく、65°以上70°以下であることがより好ましい。
ゴム硬度は、JIS K6253のタイプAデュロメータにより測定される。
〔圧縮永久ひずみ〕
接触面に含まれるゴムの圧縮永久ひずみは、2%以下であることが好ましく、1.0%以下であることがより好ましく、0.5%以下であることが更に好ましい。
圧縮永久ひずみの下限は特に限定されず。0%以上であればよい。
圧縮永久ひずみが2%以下であれば、接触面が長期間にわたり変形しにくく、接触面におけるクリーニング部材と被クリーニング部材との圧力が安定に保たれやすいため、長期間にわたって高いクリーニング性能が維持されやすいと考えられる。
JIS K 6262(2013)「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−常温、高温及び低温における圧縮永久ひずみの求め方」に準じて測定される。
<用途>
本実施形態に係るクリーニング部材によるクリーニングの対象となる被クリーニング部材としては、表面のクリーニングが要求される部材であれば特に限定されない。例えば、画像形成装置に用いられる場合であれば、像保持体、中間転写体、帯電ロール、転写ロール、被転写材搬送ベルト、用紙搬送ロール等が挙げられ、また像保持体からトナーを除去するクリーニングブラシから更にトナーを除去するデトーニングロール等も挙げられる。本実施形態においては、像保持体であることが特に好ましい。
(クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置)
次に、本実施形態に係るクリーニング部材を用いたクリーニング装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置について説明する。
本実施形態のクリーニング装置は、被クリーニング部材表面に接触し、被クリーニング部材表面をクリーニングするクリーニング部材として、本実施形態のクリーニング部材を備えたものであれば特に限定されない。例えば、クリーニング装置の構成例としては、被クリーニング部材側に開口部を有するクリーニングケース内に、エッジ先端が開口部側となるようクリーニング部材を固定すると共に、クリーニング部材により被クリーニング部材表面から回収された廃トナー等の異物を異物回収容器に導く搬送部材を備えた構成などが挙げられる。また、本実施形態のクリーニング装置には、本実施形態のクリーニング部材が2つ以上用いられていてもよい。
一方、本実施形態のプロセスカートリッジは、像保持体や像保持体等の1つ以上の被クリーニング部材表面に接触し、被クリーニング部材表面をクリーニングするクリーニング装置として、本実施形態のクリーニング装置を備えたものであれば特に限定されない。例えば、像保持体と、この像保持体表面をクリーニングする本実施形態のクリーニング装置とを含み、画像形成装置に対して脱着自在な態様等が挙げられる。例えば、各色のトナーに対応した像保持体を有するいわゆるタンデム機であれば、各々の像保持体毎に本実施形態のクリーニング装置を設けてもよい。加えて、本実施形態のクリーニング装置の他に、クリーニングブラシ等を併用してもよい。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、前記像保持体の表面をクリーニングする、本実施形態に係るクリーニング装置と、を備える。
本実施形態に係る画像形成装置において、像保持体は、無機保護層を有する感光体であることが好ましい。
無機保護層を有する感光体は、感光体表面の摩擦係数が低いため、クリーニング部材を強く押し当てられることにより、良好なクリーニング性が得られやすい。本実施形態に係るクリーニング部材によれば、クリーニング部材を感光体表面に強く押し当てた場合であっても、感光体表面の偏摩耗が抑制されやすいため、長期間にわたって良好なクリーニング性が維持されやすいと考えられる。
−無機保護層−
・無機保護層の組成
無機保護層は、無機材料を含んで構成された層である。
無機材料としては、保護層としての機械的強度、透光性を有するという観点から、例えば、酸化物系、窒化物系、炭素系、珪素系の無機材料が挙げられる。
酸化物系の無機材料としては、例えば、酸化ガリウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化錫、酸化ホウ素等の金属酸化物、又はこれらの混晶が挙げられる。
窒化物系の無機材料としては、例えば、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化亜鉛、窒化チタン、窒化インジウム、窒化錫、窒化ホウ素等の金属窒化物、又はこれらの混晶が挙げられる。
炭素系及び珪素系の無機材料としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、アモルファスカーボン(a−C)、水素化アモルファスカーボン(a−C:H)、水素・フッ素化アモルファスカーボン(a−C:H)、アモルファスシリコンカーバイト(a−SiC)、水素化アモルファスシリコンカーバイト(a−SiC:H)アモルファスシリコン(a−Si)、水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)等が挙げられる。
なお、無機材料は、酸化物系及び窒化物系の無機材料の混晶であってもよい。
これらの中でも、無機材料としては、金属酸化物は、機械的強度、透光性に優れ、特にn型導電性を有し、その導電制御性に優れるという観点から、金属酸化物、特に、第13族元素の酸化物(望ましくは酸化ガリウム)が望ましい。
つまり、無機保護層は、少なくとも第13族元素(特にガリウム)及び酸素を含んで構成されることがよく、必要応じて、水素を含んで構成されていてもよい。水素を含むことで、少なくとも第13族元素(特にガリウム)及び酸素を含んで構成された無機保護層の諸物性が容易に制御され易くなる。例えば、ガリウム、酸素、及び水素を含む無機保護層(水素を含む酸化ガリウムで構成された無機保護層)において、組成比[O]/[Ga]を1.0から1.5と変化させることで、10Ω・cm以上1014Ω・cmの範囲で体積抵抗率の制御が実現され易くなる。
無機保護層には、上記無機材料の他、導電型の制御のために、例えば、n型の場合、C、Si、Ge、Snから選ばれる1つ以上の元素を含んでいてもよい。また、例えば、p型の場合、N、Be、Mg、Ca、Srから選ばれる1つ以上の元素を含んでいてもよい。
ここで、無機保護層が、ガリウムと酸素と必要に応じて水素とを含んで構成された場合、機械的強度、透光性、柔軟性に優れ、その導電制御性に優れるという観点から、好適な元素構成比率は以下の通りである。
ガリウムの元素構成比率は、例えば、無機保護層の全構成元素に対して、15原子%以上50原子%以下であることがよく、望ましくは20原子%以上40原子%以下、より望ましくは20原子%以上30原子%以下である。
酸素の元素構成比率は、例えば、無機保護層の全構成元素に対して、30原子%以上70原子%以下であることがよく、望ましくは40原子%以上60原子%以下、より望ましくは45原子%以上55原子%以下である。
水素の元素構成比率は、例えば、無機保護層の全構成元素に対して、10原子%以上40原子%以下であることがよく、望ましくは15原子%以上35原子%以下、より望ましくは20原子%以上30原子%以下である。
一方で、原子数比〔酸素/ガリウム〕は、1.50を超え2.20以下であることがよく、望ましくは1.6以上2.0以下である。
ここで、無機保護層における各元素の元素構成比率、原子数比等は、厚み方向の分布も含めてラザフォードバックスキャタリング(以下、「RBS」と称する)により求められる
なお、RBSでは、加速器としてNEC社 3SDH Pelletron、エンドステーションとしてCE&A社 RBS−400、システムとして3S−R10を用いる。解析にはCE&A社のHYPRAプログラム等を用いる。
なお、RBSの測定条件は、He++イオンビームエネルギーは2.275eV、検出角度160°、入射ビームに対してGrazing Angleは約109°とする。
RBS測定は、具体的には以下のように行う
まず、He++イオンビームを試料に対して垂直に入射し、検出器をイオンビームに対して、160°にセットし、後方散乱されたHeのシグナルを測定する。検出したHeのエネルギーと強度から組成比と膜厚を決定する。組成比及び膜厚を求める精度を向上させるために二つの検出角度でスペクトルを測定してもよい。深さ方向分解能や後方散乱力学の異なる二つの検出角度で測定しクロスチェックすることにより精度が向上する。
ターゲット原子によって後方散乱されるHe原子の数は、1)ターゲット原子の原子番号、2)散乱前のHe原子のエネルギー、3)散乱角度の3つの要素のみにより決まる。 測定された組成から密度を計算によって仮定して、これを用いて厚みを算出する。密度の誤差は20%以内である。
なお、水素の元素構成比率は、ハイドロジェンフォワードスキャタリング(以下、「HFS」と称する)により求められる。
HFS測定では、加速器としてNEC社 3SDH Pelletron、エンドステーションとしてCE&A社 RBS−400を用い、システムとして3S−R10を用いる。解析にはCE&A社のHYPRAプログラムを用いる。そして、HFSの測定条件は、以下の通りである。
・He++イオンビームエネルギー:2.275eV
・検出角度:160°入射ビームに対してGrazing Angle30°
HFS測定は、He++イオンビームに対して検出器が30°に、試料が法線から75°になるようにセットすることにより、試料の前方に散乱する水素のシグナルを拾う。この時検出器をアルミ箔で覆い、水素とともに散乱するHe原子を取り除くことがよい。定量は参照用試料と被測定試料との水素のカウントを阻止能で規格化した後に比較することによって行う。参照用試料としてSi中にHをイオン注入した試料と白雲母を使用する。
白雲母は水素濃度が6.5原子%であることが知られている。
最表面に吸着しているHは、例えば、清浄なSi表面に吸着しているH量を差し引くことによって補正を行う。
・無機保護層の特性
無機保護層は、目的に応じて、厚み方向に組成比に分布を有していてもよいし、多層構成からなるものであってもよい。
無機保護層は、微結晶膜、多結晶膜、非晶質膜などの非単結晶膜であることが望ましい。これらの中でも、非晶質は表面の平滑性で特に望ましいが、微結晶膜は硬度の点でより望ましい。
無機保護層の成長断面は、柱状構造をとっていてもよいが、滑り性の観点からは平坦性の高い構造が望ましく、非晶質が望ましい。
なお、結晶性、非晶質性は、RHEED(反射高速電子線回折)測定により得られた回折像の点や線の有無により判別される。
無機保護層の体積抵抗率は、10Ω・cm以上であることがよく、望ましくは10Ω・cm以上である。
この体積抵抗率を上記範囲とすると、電荷が面内方向に流れることが抑制され、良好な静電潜像形成が実現され易くなる。
この体積抵抗率は、nF社製LCRメーターZM2371を用いて、周波数1kHz、電圧1Vの条件にて測定した抵抗値から、電極面積、試料厚みに基づき算出して求められる。
なお、測定試料は、測定対象となる無機保護層の成膜時の同条件でアルミ基材上に成膜し、その成膜物上に真空蒸着により金電極を形成し得られた試料であってもよいし、又は作製後の電子写真感光体から無機保護層を剥離し、一部エッチングして、これを一対の電極で挟み込んだ試料であってもよい。
無機保護層の弾性率はで30GPa以上80GPa以下であることがよく、望ましくは40GPa以上65GPa以下である。
この弾性率を上記範囲とすると、無機保護層の凹部(打痕状の傷)の発生、剥れや割れが抑制され易くなる。
この弾性率は、MTSシステムズ社製 Nano Indenter SA2を用いて、連続剛性法(CSM)(米国特許4848141)により深さプロファイルを得て、その押込み深さ30nmから100nmの測定値から得た平均値を用いる。下記は測定条件である。
・測定環境:23℃、55%RH
・使用圧子:ダイヤモンド製正三角錐圧子(Berkovic圧子)三角錐圧子
・試験モード:CSMモード
なお、測定試料は、測定対象となる無機保護層の成膜時の同条件で基材上に成膜した試料であってもよいし、又は作製後の電子写真感光体から無機保護層を剥離し、一部エッチングした試料であってもよい。
無機保護層の膜厚は、例えば、0.2μm以上10.0μm以下であることがよく、望ましくは0.4μm以上5.0μm以下である。
この膜厚を上記範囲とすると、無機保護層の凹部(打痕状の傷)の発生、剥れや割れが抑制され易くなる。
・無機保護層の形成
保護層の形成には、例えば、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、有機金属気相成長法、分子線エキタピシー法、蒸着、スパッタリング等の公知の気相成膜法が利用される。
本実施形態のクリーニング部材を像保持体のクリーニングに利用する場合、清掃対象であるトナーのクリーニングを良好に行いつつかつ潤滑剤(外添剤)のすり抜けも良好に行わせクリーニング部材の摩耗を抑制する観点から、クリーニング部材が像保持体に押し付けられる力NF(Normal Force)は1.3gf/mm以上2.3gf/mm以下の範囲であることが好ましく、1.6gf/mm以上2.0gf/mm以下の範囲であることがより好ましい。
ここで、クリーニング部材の押し付け力NFは、当接部の長さ(ニップ長さ)L、接触幅Wとすると、その当接部の面積S=LWであり、この際の押付圧NF=(Q/LW)〔gf/mm〕である。前記Qは押付け圧の強さによって定まる値であり、このQの値とクリーニング部材の硬度とニップ長さLにより、押し付けNFの値が定まる。
また、クリーニング部材の像保持体への食い込み量は0.8mm以上1.2mm以下の範囲であることが好ましく、0.9mm以上1.1mm以下の範囲であることがより好ましい。
<画像形成装置、クリーニング装置の具体例>
次に、本実施形態のクリーニング部材を用いた画像形成装置及びクリーニング装置の具体例について、図面を用いてより詳細に説明する。
図5は、本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略模式図であり、いわゆるタンデム型の画像形成装置について示したものである。
図5中、21は本体ハウジング、22、22a乃至22dは作像ユニット、23はベルトモジュール、24は記録媒体供給カセット、25は記録媒体搬送路、30は各感光体ユニット、31は被クリーニング部材としての感光体ドラム、33は各現像ユニット、34はクリーニング装置、35、35a乃至35dはトナーカートリッジ、40は露光ユニット、41はユニットケース、42はポリゴンミラー、51は一次転写装置、52は二次転写装置、53はベルトクリーニング装置、61は送出しロール、62は搬送ロール、63は位置合わせロール、66は定着装置、67は排出ロール、68は排紙部、71は手差し供給装置、72は送出しロール、73は両面記録用ユニット、74は案内ロール、76は搬送路、77は搬送ロール、230は中間転写ベルト、231、232は支持ロール、521は二次転写ロール、531はクリーニング部材を表す。
図5に示すタンデム型画像形成装置は、本体ハウジング21内に四つの色(本実施形態ではイエロ、マゼンタ、シアン、ブラック)の作像ユニット22(具体的には22a乃至22d)を配列し、その上方には各作像ユニット22の配列方向に沿って循環搬送される中間転写ベルト230が含まれるベルトモジュール23を配設する一方、本体ハウジング21の下方には用紙等の記録媒体(図示せず)が収容される記録媒体供給カセット24を配設すると共に、この記録媒体供給カセット24からの記録媒体の搬送路となる記録媒体搬送路25を垂直方向に配置したものである。
本実施形態において、各作像ユニット22(22a乃至22d)は、中間転写ベルト230の循環方向上流側から順に、例えばイエロ用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用(配列は必ずしもこの順番とは限らない)のトナー像を形成するものであり、各感光体ユニット30と、各現像ユニット33と、共通する一つの露光ユニット40とを備えている。
ここで、感光体ユニット30は、例えば感光体ドラム31と、この感光体ドラム31を予め帯電する帯電装置(帯電ロール)32と、感光体ドラム31上の残留トナーを除去するクリーニング装置34とを一体的にサブカートリッジ化したものである。
また、現像ユニット33は、帯電された感光体ドラム31上に露光ユニット40にて露光形成された静電潜像を対応する色トナー(本実施形態では例えば負極性)で現像するものであり、例えば感光体ユニット30からなるサブカートリッジと一体化されてプロセスカートリッジ(所謂Customer Replaceable Unit)を構成している。
なお、感光体ユニット30を現像ユニット33から切り離して単独のプロセスカートリッジとしてもよいことは勿論である。また、図5中、符号35(35a乃至35d)は各現像ユニット33に各色成分トナーを補給するためのトナーカートリッジである(トナー補給経路は図示せず)。
一方、露光ユニット40は、ユニットケース41内に例えば四つの半導体レーザ(図示せず)、一つのポリゴンミラー42、結像レンズ(図示せず)及び各感光体ユニット30に対応するそれぞれミラー(図示せず)を格納し、各色成分毎の半導体レーザからの光をポリゴンミラー42で偏向走査し、結像レンズ、ミラーを介して対応する感光体ドラム31上の露光ポイントに光像を導くよう配置したものである。
また、本実施形態において、ベルトモジュール23は、例えば一対の支持ロール(一方が駆動ロール)231,232間に中間転写ベルト230を掛け渡したものであり、各感光体ユニット30の感光体ドラム31に対応した中間転写ベルト230の裏面には一次転写装置(本例では一次転写ロール)51が配設され、この一次転写装置51にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、感光体ドラム31上のトナー像を中間転写ベルト230側に静電的に転写する。更に、中間転写ベルト230の最下流作像ユニット22dの下流側の支持ロール232に対応した部位には二次転写装置52が配設されており、中間転写ベルト230上の一次転写像を記録媒体に二次転写(一括転写)する。
本実施形態では、二次転写装置52は、中間転写ベルト230のトナー像保持面側に圧接配置される二次転写ロール521と、中間転写ベルト230の裏面側に配置されて二次転写ロール521の対向電極をなす背面ロール(本例では支持ロール232を兼用)とを備えている。そして、例えば二次転写ロール521が接地されており、また、背面ロール(支持ロール232)にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加されている。
更にまた、中間転写ベルト230の最上流作像ユニット22aの上流側にはベルトクリーニング装置53が配設されており、中間転写ベルト230上の残留トナーを除去する。
また、記録媒体供給カセット24には記録媒体を送り出す送出しロール61が設けられ、この送出しロール61の直後には記録媒体を送出する搬送ロール62が配設されると共に、二次転写部位の直前に位置する記録媒体搬送路25には記録媒体を定められたタイミングで二次転写部位へ供給する位置合わせロール63が配設されている。一方、二次転写部位の下流側に位置する記録媒体搬送路25には定着装置66が設けられ、この定着装置66の下流側には記録媒体排出用の排出ロール67が設けられており、本体ハウジング21の上部に形成された排紙部68に排出記録媒体が収容される。
更に、本実施形態では、本体ハウジング21の側方には手差し供給装置(MSI)71が設けられており、この手差し供給装置71上の記録媒体は送出しロール72及び搬送ロール62にて記録媒体搬送路25に向かって送出される。
更にまた、本体ハウジング21には両面記録用ユニット73が付設されており、この両面記録用ユニット73は、記録媒体の両面に画像記録を行う両面モード選択時に、片面記録済みの記録媒体を排出ロール67を逆転させ、かつ、入口手前の案内ロール74にて内部に取り込み、搬送ロール77にて内部の記録媒体戻し搬送路76に沿って記録媒体を搬送し、再度位置合わせロール63側へと供給するものである。
次に、図5に示すタンデム型画像形成装置内に配置されたクリーニング装置34について詳述する。
図6は、本実施形態のクリーニング装置の一例を示す模式断面図であり、図5中に示すクリーニング装置34と共にサブカートリッジ化された感光体ドラム31、帯電ロール32や、現像ユニット33も示した図である。
図6中、32は帯電ロール(帯電装置)、331はユニットケース、332は現像ロール、333はトナー搬送部材、334は搬送パドル、335はトリミング部材、341はクリーニングケース、342はクリーニング部材、344はフィルムシール、345は搬送部材を表す。
クリーニング装置34は、残留トナーが収容され且つ感光体ドラム31に対向して開口するクリーニングケース341を有し、このクリーニングケース341の開口下縁には感光体ドラム31に接触配置されるクリーニング部材342を図示外のブラケットを介して取り付ける一方、クリーニングケース341の開口上縁には感光体ドラム31との間が気密に保たれるフィルムシール344を取り付けたものである。なお、符号345はクリーニングケース341内に収容された廃トナーを側方の廃トナー容器に導く搬送部材である。
なお、本実施形態では、各作像ユニット22(22a乃至22d)の全てのクリーニング装置34において、クリーニング部材342として本実施形態のクリーニング部材が用いられているほか、ベルトクリーニング装置53で用いられるクリーニング部材531も本実施形態のクリーニング部材が用いられてもよい。
また、本実施形態で用いられる現像ユニット(現像装置)33は、例えば図6に示すごとく、現像剤が収容され且つ感光体ドラム31に対向して開口するユニットケース331を有している。ここで、このユニットケース331の開口に面した箇所に現像ロール332が配設されると共に、ユニットケース331内には現像剤攪拌搬送のためのトナー搬送部材333が配設されている。更に、現像ロール332とトナー搬送部材333との間には搬送パドル334を配設してもよい。
現像に際しては、現像ロール332に現像剤を供給した後、例えばトリミング部材335にて現像剤を層厚規制した状態で、感光体ドラム31に対向する現像領域に搬送される。
本実施形態では、現像ユニット33としては、例えばトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を使用しても、トナーのみからなる一成分現像剤を使用してもよい。
・トナー
本実施形態で用いられるトナーとしては、トナー粒子に対し、少なくとも外添剤として潤滑剤が外添されたトナーが好ましく用いられる。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積を小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vと定義する。
トナー粒子に外添される潤滑剤としては、例えば、シリカ粒子、高級脂肪酸金属塩粒子(例えばステアリン酸亜鉛粒子)、フッ素樹脂粒子(例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粒子)、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。
トナー粒子に外添される各粒子は、表面に疎水化処理が施されていてもよい。
トナー粒子に外添される潤滑剤の平均径は、50nm以上1000nm以下であることが好ましく、100nm以上500nm以下であることがより好ましく、100nm以上350nm以下であることが更に好ましい。
潤滑剤の平均径は、粒径100μmの樹脂粒子(ポリエステル、重量平均分子量Mw=50000)に潤滑剤を分散させた後の一次粒子100個をSEM(Scanning Electron Microscope)装置により観察し、一次粒子の画像解析によって得られた円相当径の累積頻度における50%径(D50v)である、円相当平均径を意味する。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
次に、本実施形態に係る画像形成装置の作動を説明する。先ず、各作像ユニット22(22a乃至22d)が各色に対応した単色トナー像を形成すると、各色の単色トナー像は中間転写ベルト230表面に、元の原稿情報と一致するよう順次重ね合わせて一次転写される。続いて、中間転写ベルト230表面に転写されたカラートナー像は、二次転写装置52にて記録媒体表面に転写され、カラートナー像が転写された記録媒体は定着装置66による定着処理を経た後、排紙部68へと排出される。
一方、各作像ユニット22(22a乃至22d)において、感光体ドラム31上の残留トナーはクリーニング装置34にて清掃され、また、中間転写ベルト230上の残留トナーはベルトクリーニング装置53にて清掃される。
こうした作像過程において、夫々の残留トナーはクリーニング装置34(又はベルトクリーニング装置53)によって清掃される。
なお、クリーニング部材342は、図6に示されるごとくクリーニング装置34内のフレーム部材に直接固定するのではなく、バネ材を介して固定されてもよい。
以下、実施例により本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
(実施例1)
まず、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ハード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基を含むアクリル樹脂(綜研化学(株)製、アクトフローUMB−2005B)をソフトセグメント材料として用い、上記ハードセグメント材料およびソフトセグメント材料を8:2(質量比)の割合で混合した。
次に、このハードセグメント材料とソフト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。なお、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分間気泡が入らないように混合し、クリーニングブレード形成用組成物A1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クリーニングブレード形成用組成物A1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、冷却した後カットして、長さ8mm、厚さ2mm、接触面の長手方向に直交する断面における形状が円弧状であり、先端曲率半径が10mmであるクリーニング部材A1を得た。
<評価>
〔感光体偏磨耗の評価〕
得られたクリーニング部材A1を富士ゼロックス社製白黒プリンターDocu Centre III C3300に装着し、押し付け力NF(Normal Force)を2.0gf/mmに設定した。
感光体としては酸化ガリウム保護層を有する感光体を使用した。
高温高湿環境(28℃、85RH%)下にて、感光体の積算回転数が100,000サイクルになるまでA4用紙(210×297mm、富士ゼロックス社製、P紙)を用いて、像密度1%にて画像を形成した。画像を形成する前後で感光層全面の膜厚を渦電流式の膜厚計で測定し、感光体偏摩耗の評価は、上記摩耗評価において、感光層中心部と、感光層中心部より150mm感光層塗布上端部分の膜厚を測定し、その差をΔ偏摩耗として評価した。
評価結果はAが最もよく、Dが最も悪い。Δ偏摩耗の値が小さいほど、偏摩耗の発生が抑制されているといえる。評価結果は表1に記載した。
A:Δ偏摩耗<1.5μm
B:1.5μm≦Δ偏摩耗<3μm
C:3μm≦Δ偏摩耗<5μm
D:5μm≦Δ偏摩耗
〔画像品質評価〕
前記各例のクリーニングブレードを、それぞれカラー複写機(富士ゼロックス製、DocuCentre Color a450)における感光体ドラム用クリーニングブレードとして装着した。
このカラー複写機を用い、画像濃度1%(A4サイズの用紙に6.2mm×1mmの100%画像が載っているもの)の画像形成を用紙(富士ゼロックス社製、C2r紙)に2000枚繰り返した。そのあとのクリーニングブレードの変形具合、色スジの画質欠陥の発生状態を下記の基準で目視により評価した。
A:色スジが確認されない
B:画像に色スジが僅かに確認されるが許容範囲
C:画像に色スジが確認され、許容し得ない
(実施例2)
ポリオール化合物及びイソシアネート化合物の配合量を表1に記載のように変更した以外は、実施例1と同様の方法により、各項目の評価を行った。評価結果は表1に記載した。
(実施例3)
ポリオール化合物及びイソシアネート化合物の配合量を表1に記載のように変更した以外は、実施例1と同様の方法により、各項目の評価を行った。評価結果は表1に記載した。
(実施例4)
ポリオール化合物、イソシアネート化合物、架橋剤の配合量、及び先端曲率半径を表1に記載のように変更した以外は、実施例1と同様の方法により、各項目の評価を行った。評価結果は表1に記載した。
(実施例5)
アジピン酸(HOOC−C−COOH)と、ノナンジオール(HO−C18−OH)と、を1:1(モル比)で重合し、かつ末端が−OHとなるよう処理をして、炭素数9の直鎖ジオール(ノナンジオール)が重合されたポリエステルポリオールA1を得た。得られたポリエステルポリオールA1の重量平均分子量は2000であった。
<クリーニングブレードの作製>
前記ポリエステルポリオールA1をソフトセグメント成分として用い、またプロパンジ
オール(鎖延長剤)と4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI、ポリイソ
シアネート、日本ポリウレタン工業(株)製、ミリオネートMT)と、架橋剤(トリメチ
ロールプロパン、三菱ガス化学(株)製)と、をハードセグメント成分として用い、配
合量を下記表1に記載のモル比に調整して、窒素雰囲気下、80℃で2時間反応させ、ク
リーニングブレード形成用組成物を調製した。
実施例1と同様の方法により、各項目の評価を行った。評価結果は表1に記載した。
(比較例1)
冷却した後カットして、長さ8mm、厚さ2mm、板状であるクリーニング部材とした以外は、実施例1と同様の方法により、各項目の評価を行った。上記クリーニング部材における、被クリーニング部材に接触する接触面は、平面状であった。評価結果は表1に記載した。
表1中に記載の略語の詳細は下記の通りである。
ε−Cl:ポリカプロラクトンポリオール
BuDO:ブタンジオール
MDI:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
TMP:トリメチロールプロパン
10 クリーニング部材、12 弾性部材、14 支持材、16 接触面、21 本体ハウジング、22、22a乃至22d 作像ユニット、23 ベルトモジュール、24 記録媒体供給カセット、25 記録媒体搬送路、30 感光体ユニット、31 被クリーニング部材(像保持体/感光体ドラム)、32 帯電ロール、33 現像ユニット、34 クリーニング装置、35、35a乃至35d トナーカートリッジ、40 露光ユニット、41 ユニットケース、42 ポリゴンミラー、51 一次転写装置、52 二次転写装置、53 ベルトクリーニング装置、61 送出しロール、62 搬送ロール、63 位置合わせロール、66 定着装置、67 排出ロール、68 排紙部、71 手差し供給装置、72 送出しロール、73 両面記録用ユニット、74 案内ロール、76 搬送路、77 搬送ロール、230 中間転写ベルト、231、232 支持ロール、331 ユニットケース、332 現像ロール、333 トナー搬送部材、334 搬送パドル、335 トリミング部材、341 クリーニングケース、342 クリーニングブレード、344 フィルムシール、345 搬送部材、521 二次転写ロール、531 クリーニングブレード

Claims (11)

  1. 被クリーニング部材に接触する接触面の、長手方向に直交する断面における形状が湾曲形状を含む、
    クリーニング部材。
  2. 前記湾曲形状の先端曲率半径が、0.5cm以上2cm以下である、請求項1に記載のクリーニング部材。
  3. 前記接触面の、長手方向に直交する断面における形状が、円弧状である、請求項2に記載のクリーニング部材。
  4. 前記接触面が、ゴムを含む部材で構成されている、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のクリーニング部材。
  5. 前記ゴムが、ウレタンゴムである、請求項4に記載のクリーニング部材。
  6. 前記ゴムのゴム硬度が、60°以上80°以下である、請求項4又は請求項5に記載のクリーニング部材。
  7. 前記ゴムの圧縮永久ひずみが、2%以下である、請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載のクリーニング部材。
  8. 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のクリーニング部材を備えたクリーニング装置。
  9. 像保持体と、請求項8に記載のクリーニング装置と、を備え、画像形成装置に対して着脱されるプロセスカートリッジ。
  10. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
    トナーを含む現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
    前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記像保持体の表面をクリーニングする、請求項8に記載のクリーニング装置と、
    を備える画像形成装置。
  11. 前記像保持体が、無機保護層を有する感光体である、請求項10に記載の画像形成装置。
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