JP2021110862A - クリーニングブレード、画像形成装置、プロセスカートリッジおよびシート搬送ローラ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係る画像形成装置1の概略構成図である。
この画像形成装置1は、その本体上部から、自動原稿搬送装置3、原稿読取部4を備えている。画像形成装置1は、原稿読取部4の下方に、画像形成済みのシートとしての記録紙Pを積載するスタック部5を備えている。また、画像形成装置1は、スタック部5の下方に、原稿読取部4によって読み取った原稿画像に基づいて画像を形成する画像形成部2と、画像形成部2に記録紙Pを給紙する給紙部6とを備えている。
画像形成装置1は、各作像ユニット10で、各色トナー像の形成を行う。画像形成装置1は、各感光体11の回転とともに、まず帯電装置で感光体11の表面を一様に帯電する。次いで、画像形成装置1は、光書込ユニット19から、原稿読取部4によって読み取った原稿の画像データを色毎に分解した画像情報データに基づくレーザ光を各感光体11上に照射し、静電潜像を形成する。その後、画像形成装置1は、各現像装置13によりトナーを静電潜像に付着させ可視像化することで各感光体11上に各色トナー像を形成する。
4つの作像ユニット10Y、10C、10M、10Kは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、作像ユニット及び現像装置及びトナー補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、K)を省略する。
図3は、クリーニングブレード15aの概略構成図である。クリーニングブレード15aは、感光体11に当接する先端稜線部151cを有するブレード部材15a1と、ブレード部材15a1を保持する金属製のブレードホルダー15a2とを有している。
ブレード部材15a1は、図3(a)に示すように、弾性体からなる単層構造でもよいし、図3(b)〜図3(e)に示すように、先端稜線部151cを含む弾性体からなるエッジ層151aと弾性体からなるバックアップ層151bとからなる二層構造でもよい。図3(b)〜図3(d)のブレード部材は、遠心成型によって各層を順次重ね合わせることで作成されたものである。一方、図3(e)のエッジ層151aは、スプレー塗工、ディップ塗工等によって矩形状のバックアップ層151bの先端稜線部を被膜することで作成されたものである。なお、上記弾性体とは、マルテンス硬度が5以下のものを言う。
機械的に感光体から付着物を除去するクリーニングブレード15aにおいて、先端稜線部151cは、図5に示すように、図中矢印Aに示す感光体移動方向に引っぱられた後、元の位置に戻るスティックスリップ運動が発生する。クリーニングブレード15aは、このような先端稜線部151cのスティックスリップ運動により架橋点への応力集中が繰り返され、分子鎖の切断、破壊が多く発生する。その結果、先端稜線部にポリロタキサンを含んでいないクリーニングブレードは、破線で示すように疲労破壊が発生し、ブレード摩耗が進行する。
評価試験は、図3(a)に示した単層構造のブレード部材を備えた実施例1〜38、比較例1〜7のクリーニングブレード15aについて、ブレード摩耗速度と、低温環境下でのクリーニング性について評価を行ったものである。
(プレポリマーの調製)
本出願人は、プラクセル220N(ダイセル)100部に、コロネートT−100(東ソー)を18部加え、真空下で100℃に加熱し30分撹拌することで両末端がイソシアネート基となったプレポリマーAを得た。
本出願人は、1、4−ブタンジオール(関東化学)、トリメチロールプロパン(関東化学)を77:23の割合で混合し、100℃に加熱して全体が均一な液状になるようにして硬化剤Aを得た。
本出願人は、プレポリマーA100部に、硬化剤Aを4部(マルテンス硬度が約0.3[N/mm2]となる添加量)加え、硬化剤AがレポリマーA100部に充分に分散するように自公転撹拌機にて混合する。次に、本出願人は、自公転撹拌機にて混合した混合物を、表面にシリコーン系離型剤を塗布した遠心成型機の表面に流し込み、120℃で1000rpmにて30分間回転させ加熱硬化させてウレタンゴムシートを成型する。次に、本出願人は、回転を止めて遠心成型機の表面からゴムシートを脱型し、平面状の金属板の上に置く。次に、本出願人は、これを温度35℃、湿度85%に設定した恒温恒湿槽に1週間入れて未反応のイソシアネート基を反応完結させることでウレタンゴムを得た。
本出願人は、比較例2〜3のクリーニングブレードを次のようにして得た。すなわち、本出願人は、プレポリマーAにコロネートT−100を狙いのマルテンス硬度となるように所定量を追加添加した。比較例2の狙いのマルテンス硬度は、1.0[N/mm2]であり、比較例3の狙いのマルテンス硬度は、2.0[N/mm2]である。そして、本出願人は、自公転撹拌機でコロネートT−100を分散させたあとに、硬化剤Aを所定量添加する以外は、比較例1と同様にして比較例2〜3のクリーニングブレードを作製した。
比較例4〜6は、プレポリマーの材料としてPTG2000SN(保土谷化学)を用いて作製するプレポリマーBを用いる以外は、比較例1〜3と同様にして作製したものである。
比較例7は、プレポリマーの材料としてニッポラン4073(東ソー)を用いて作製するプレポリマーCを用いる以外は、比較例2と同様、マルテンス硬度1.0[N/mm2]を狙って作製したものである。
まず、ブレード摩耗速度の評価は、以下の摩耗ランニングを実施する。
<摩耗ランニング>
・評価環境 :23℃50%RH
・画像形成装置 :リコー製 MPC5100S
・ランニングチャート:画像面積率:5[%] A4ヨコ
・感光体走行距離 :200km
ブレード摩耗速度は、KEYENCE製 レーザー顕微鏡 VK-9500にてランニング評価試験後のクリーニングブレード先端の立体像を観察し、摩耗面積S[μm2]を求めた。摩耗面積Sは、図7に示す斜線部に示す使用初期に対する喪失部分の断面積である。そして、求めた摩耗面積Sを感光体の走行距離(200km)で除算して(割り算して)ブレード摩耗速度が算出される。
<低温ランニング条件>
・評価環境 :10℃15%RH
・画像形成装置 :リコー製 MPC5100S
・クリーニングブレード:上記摩耗ランニング200km後のブレード
・ランニングチャート :縦帯ベタ A4ヨコ
・ランニング枚数 :1000枚
図8に示すように、ランニングチャートは、K、C、M、Yの縦帯ベタ画像が、所定の間隔で並んだものである。
図9(a)は、Kの縦帯ベタパターンにおいてクリーニング不良が発生し、スジ状の異常画像Eが画像上に連続して発生している例である。図9(b)は、C、M、Yの縦帯ベタパターンにおいてクリーニング不良が発生し、短いスジ状の異常画像Eが断続的に発生している例である。図9(c)は、C、Mの縦帯ベタパターンにおいてクリーニング不良が発生し、幅方向に多量にクリーニング不良が発生している例であり、異常画像Eは太いスジ状となっている。このように、クリーニング不良は、トナー入力のある、ランニングチャートの縦帯ベタパターンに対応して発生することが多い。
低温環境下でのクリーニング性の評価は、出力したランニングチャート1000枚について、図9(a)〜図9(c)に示すような異常画像Eがあるか否かを目視で確認して行う。
・「○」:出力したランニングチャート1000枚中に、クリーニング不良による異常画像Eが一枚もない場合
・「△」:出力したランニングチャート1000枚中に、クリーニング不良による異常画像Eが10枚以下発生した場合
・「×」:出力したランニングチャート1000枚中に、クリーニング不良による異常画像Eが11枚以上、30枚以下発生した場合
・「××」:出力したランニングチャート1000枚中に、クリーニング不良による異常画像Eが31枚以上発生した場合
・測定機器:フィシャー・インストルメンツ社製 HM2000
・荷重:1[mN]
・押し込み時間:10[s]
・クリープ時間:5[s]
・測定位置:エッジ部から感光体表面と対向するブレード対向面側へ20[μm]の離れたブレード対向面上の位置、又はエッジ部からブレード対向面と隣接するブレード先端面側へ20[μm]の離れたブレード先端面上の位置
・圧子:ビッカース圧子
・測定環境:23[℃]50[%]
体積抵抗率ρV[Ω・cm]= 抵抗値×体積抵抗係数÷サンプル厚み・・・(式1)
なお、体積抵抗係数はプローブごとに異なり、通常は装置メーカーによって校正した際の値が開示されこれを用いる。
表面抵抗率ρS[Ω]=抵抗値×表面抵抗係数・・・(式2)
なお、表面抵抗係数はプローブごとに異なり、通常は装置メーカーによって校正した際の値が開示され、これを用いる。
[実施例1]
(プレポリマー)
プレポリマーは、比較例1〜3と同じプレポリマーAである。
本出願人は、1、4−ブタンジオール(関東化学)、トリメチロールプロパン(関東化学)、エステル系ポリロタキサン(品名:SH1300P アドバンストソフトマテリアル)を33:6:61の割合で混合し、100℃に加熱して全体が均一な液状になるようにして硬化剤Cを得た。
本出願人は、プレポリマーA100部に、硬化剤Aを9部(ポリロタキサンの添加量が全体の1%となる添加量)加え、自公転撹拌機にて硬化剤AをプレポリマーAに充分に分散させる。その後、本出願人は、比較例1と同様のゴム成型を行うことで、実施例1のウレタンゴムを得た。本出願人は、得られたウレタンゴムを(所定の寸法に)裁断することで、クリーニングブレード用のゴム短冊を得た。本出願人は、これを所定の板金に接着することで実施例1のクリーニングブレードを得た。
実施例2〜9のクリーニングブレードは、次の工程以外は、実施例1と同様にして作製したものである。すなわち、実施例1と異なる工程は、プレポリマーAにコロネートT−100を狙いの硬度となるように所定量を追加添加し、自公転撹拌機で分散させた後、ポリロタキサンの添加量の割合が狙いの割合となるように硬化剤Cを所定量添加する工程である。
[実施例10〜18]
実施例10〜18のクリーニングブレードは、硬化剤中のポリロタキサンとしてエーテル系ポリロタキサンを用いて作製する硬化剤Dを用いる以外は、実施例1〜9のクリーニングブレードと同様にして作製したものである。エーテル系ポリロタキサンは、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)鎖のポリロタキサンである。
[実施例19〜27]
実施例19〜27のクリーニングブレードは、プレポリマーの材料としてPTG2000SN(保土谷化学)を用いて作製するプレポリマーBを用いる以外は、実施例1〜9と同様にして作製したものである。
[実施例28〜36]
実施例28〜36のクリーニングブレードは、硬化剤中のポリロタキサンとしてエーテル系ポリロタキサンを用いて作製する硬化剤Dを用いる以外は、実施例19〜27と同様にして作製したものである。
[実施例37、38]
実施例37のクリーニングブレードは硬化剤Cを用いる以外は、比較例7と同様にして作製したものである。また、実施例38のクリーニングブレードは硬化剤Dを用いる以外は、比較例7と同様にして作製したものである。
給紙ローラ8は、芯材としての樹脂製のハブ8aと、表面層としての弾性層8eとを有している。弾性層8eは、体積抵抗が1×1010Ω・cm以上の絶縁性でウレタンゴム等の弾性体からなり、ハブ8aの外輪8cの外周面上に被覆してある。給紙ローラ8は、ハブ8aの内輪8bの内部空間に回転軸を挿入された状態で取り付けてある。
(態様1)
ブレード部材15a1の先端稜線部151cを表面移動する感光体11などの被清掃部材の表面に当接して被清掃部材の表面から付着物を除去するクリーニングブレード15aにおいて、先端稜線部151cは、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含む弾性体である。
これによれば、上述した検証試験で説明したように、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含むことで、摩耗速度がポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含まないものに比べて向上した。これにより、クリーニングブレードの高寿命化が図れる。
態様1において、先端稜線部の体積抵抗が1×1010Ω・cm以上である。
これによれば、ブレード部材を導電性とするために先端稜線部151cに導電剤を含ませずにすみ、導電剤による先端稜線部に影響が生じることがなくクリーニング性などに影響が及ぶのを防止できる。また、本態様のクリーニングブレードは、先端稜線部151cを被清掃部材に当接させて、被清掃部材の表面から付着物を機械的に除去するものである。そのため、先端稜線部の体積抵抗が1×1010Ω・cm以上であり、導電性を有してなくても、良好に被清掃部材の表面から付着物を除去することができる。
ブレード部材15a1の先端稜線部151cを表面移動する感光体11などの被清掃部材の表面に当接して被清掃部材の表面から付着物を除去するクリーニングブレード15aにおいて、先端稜線部151cは、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含み、体積抵抗が1×1010Ω・cm以上である。
これによれば、上述した検証試験で説明したように、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含むことで、摩耗速度が、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含まないものに比べて向上した。これにより、クリーニングブレードの高寿命化が図れる。
態様1乃至3いずれかにおいて、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンは、先端稜線部151cを含む層にバルクとして含まれている。
これによれば、先端稜線部151cにポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンが偏在して含まれる場合に比べて、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを添加した効果(滑車効果による摩耗速度の低減、tanδピーク温度の低下による低温クリーニング性)を良好に得ることができる。
ブレード部材15a1の先端稜線部151cを表面移動する感光体11などの被清掃部材の表面に当接して被清掃部材の表面から付着物を除去するクリーニングブレード15aにおいて、先端稜線部151cを含む層は、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンをバルクとして含む。
これによれば、上述した検証試験で説明したように、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含むことで、摩耗速度が、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含まないものに比べて向上した。これにより、クリーニングブレードの高寿命化が図れる。
態様1乃至5いずれかにおいて、先端稜線部151cは、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含むポリウレタンゴムである。
これによれば、先端稜線部151cに弾性を持たせることができ、感光体11などの被清掃部材の表面の位置変動に追随でき良好に当接圧を維持することができ、良好なクリーニング性を得ることができる。
態様1乃至6いずれかにおいて、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンは、エーテル基を有する。
これによれば、加水分解を起こりにくくでき、加水分解による引張強度、硬度、などの機械特性が低下を抑制できる。これにより、経時に渡り良好なクリーニング性を維持することができる。
態様1乃至7いずれかにおいて、ブレード部材15a1は、先端稜線部151cを含むエッジ層151aと、エッジ層151aに積層されるバックアップ層151bとを有する積層構造である。
これによれば、低温環境下、高温環境下のいずれの環境下において、ブレード部材全体で適切な弾性を維持することが可能となる。
態様8において、バックアップ層151bは、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含む。
これによれば、バックアップ層151bの低温環境下におけるゴム性を維持でき、より一層低温環境下における当接圧の低下を抑制することができる。
態様9において、バックアップ層151bのポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンの含有率と、エッジ層151aのポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンの含有率とが互いに異なる。
これによれば、バックアップ層151bとエッジ層151aとでtanδピーク温度を異ならせることができ、低温環境下、高温環境下のいずれの環境下において、ブレード部材全体で適切な弾性を維持することが可能となる。
態様10において、エッジ層151aのポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンの含有率が、バックアップ層151bのポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンの含有率よりも多い。
これによれば、エッジ層151aのtanδのピーク温度を、バックアップ層151bに比べて低くすることができる。これにより、クリーニングブレードは、先端稜線部151cの低温環境下におけるゴム性を維持でき、低温環境下でも良好な当接圧を維持できる。これにより、クリーニング性を得ることができる。
また、バックアップ層151bのtanδのピーク温度をエッジ層151aよりも高くでき、高温環境下でのブレード部材の弾性が大きくなりすぎるのを抑制することができる。これにより、高温環境下において捲れや異音、異常振動が起きるのを抑制することができる。
態様11において、エッジ層151aのtanδピーク温度が、バックアップ層151bのtanδピーク温度よりも低温である。
これによれば、低温環境下において良好なクリーニング性を得ることができ、かつ、高温環境下において捲れや異音、異常振動が起きるのを抑制することができる。
感光体11などの像担持体と、像担持体の表面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ブレード15aとを備え、像担持体上に形成した画像を最終的に記録紙などのシートに転移させる画像形成装置において、クリーニングブレードとして、態様1乃至12いずれかのクリーニングブレードを用いる。
これによれば、経時にわたりクリーニング不良が原因の異常画像を抑制でき、かつ、低温環境下におけるクリーニング不良が原因の異常画像を抑制することができる。
感光体11などの像担持体と、像担持体の表面に接触し、その表面上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニングブレード15aとを備え、画像形成装置に対して着脱自在に構成された作像ユニット10などのプロセスカートリッジにおいて、クリーニングブレード15aとして、態様1乃至12のいずれかのクリーニングブレードを用いる。
これによれば、長寿命のプロセスカートリッジを提供することができる。
ハブ8aなどの芯材と、弾性層8eなどの表面層とを有し、回転することによって記録紙などのシートを搬送する給紙ローラ8などのシート搬送ローラにおいて、表面層は、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含む。
これによれば、図10を用いて説明したように、シート搬送ローラの摩耗を抑制し、かつ、低温環境下におけるシート搬送性の低下を抑制することができる。
態様15において、表面層は、弾性体からなる。
これによれば、シートに対して所定の当接圧を得ることができ、良好にシートを搬送することができる。
態様15または16において、表面層の体積抵抗が1×1010Ω・cm以上である。
これによれば、導電性とするために表面層に導電剤を含ませずにすみ、導電剤によりシート搬送性などに影響が出るのを抑制することができる。
態様15乃至17いずれかにおいて、表面層は、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンをバルクとして含む。
これによれば、表面層にポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンが偏在して含まれる場合に比べて、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを添加した効果(滑車効果による摩耗速度の低減、tanδピーク温度の低下による低温環境下でのシート搬送性)を良好に得ることができる。
シート搬送ローラによって搬送されるシートに画像を形成する画像形成装置であって、シート搬送ローラとして、態様15乃至18のシート搬送ローラを用いた。
これによれば、経時にわたり良好にシートを搬送でき、かつ、低温環境下においても、良好にシートを搬送することができる。
2 :画像形成部
6 :給紙部
8 :給紙ローラ
8a :ハブ
8b :内輪
8c :外輪
8e :弾性層
9 :レジストローラ
11 :感光体
15 :感光体クリーニング装置
15a :クリーニングブレード
15a1 :ブレード部材
15a2 :ブレードホルダー
15b :搬送コイル
151a :エッジ層
151b :バックアップ層
151c :先端稜線部
E :異常画像
P :記録紙
S :摩耗面積
Claims (19)
- ブレード部材の先端稜線部を表面移動する被清掃部材の表面に当接して被清掃部材の表面から付着物を除去するクリーニングブレードにおいて、
前記先端稜線部は、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含む弾性体であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1に記載のクリーニングブレードにおいて、
前記先端稜線部の体積抵抗が1×1010Ω・cm以上であることを特徴とするクリーニングブレード。 - ブレード部材の先端稜線部を表面移動する被清掃部材の表面に当接して被清掃部材の表面から付着物を除去するクリーニングブレードにおいて、
前記先端稜線部は、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含み、体積抵抗が1×1010Ω・cm以上であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1乃至3いずれか一項に記載のクリーニングブレードにおいて、
前記ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンは、前記先端稜線部を含む層にバルクとして含まれていることを特徴とするクリーニングブレード。 - ブレード部材の先端稜線部を表面移動する被清掃部材の表面に当接して被清掃部材の表面から付着物を除去するクリーニングブレードにおいて、
前記先端稜線部を含む層は、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンをバルクとして含むことを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1乃至5いずれか一項に記載のクリーニングブレードにおいて、
前記先端稜線部は、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含むポリウレタンゴムであることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1乃至6いずれか一項に記載のクリーニングブレードにおいて、
ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンは、エーテル基を有することを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1乃至7いずれか一項に記載のクリーニングブレードにおいて、
前記ブレード部材は、前記先端稜線部を含むエッジ層と、前記エッジ層に積層されるバックアップ層とを有する積層構造であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項8に記載のクリーニングブレードにおいて、
前記バックアップ層は、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含むことを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項9に記載のクリーニングブレードにおいて、
前記バックアップ層のポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンの含有率と、前記エッジ層のポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンの含有率とが互いに異なることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項10に記載のクリーニングブレードにおいて、
前記エッジ層のポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンの含有率が、前記バックアップ層のポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンの含有率よりも多いことを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項11に記載のクリーニングブレードにおいて、
前記エッジ層のtanδピーク温度が、バックアップ層のtanδピーク温度よりも低温であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 像担持体と、
前記像担持体の表面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ブレードとを備え、
前記像担持体上に形成した画像を最終的にシートに転移させる画像形成装置において、
前記クリーニングブレードとして、請求項1乃至12いずれか一項に記載のクリーニングブレードを用いることを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、前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ブレードとを備え、画像形成装置に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
前記クリーニングブレードとして、請求項1乃至12のいずれか一項に記載のクリーニングブレードを用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 芯材と、表面層とを有し、回転することによってシートを搬送するシート搬送ローラにおいて、
前記表面層は、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンを含むことを特徴とするシート搬送ローラ。 - 請求項15に記載のシート搬送ローラにおいて、
前記表面層は、弾性体からなることを特徴とするシート搬送ローラ。 - 請求項15または16に記載のシート搬送ローラにおいて、
前記表面層の体積抵抗が1×1010Ω・cm以上であることを特徴とするシート搬送ローラ。 - 請求項15乃至17いずれか一項に記載のシート搬送ローラにおいて、
前記表面層は、ポリロタキサン及び/又は架橋ポリロタキサンをバルクとして含むことを特徴とするシート搬送ローラ。 - シート搬送ローラによって搬送されるシートに画像を形成する画像形成装置であって、
前記シート搬送ローラとして、請求項15乃至18のいずれか一項に記載のシート搬送ローラを用いたことを特徴とする画像形成装置。
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