JP2021170052A - クリーニングブレード、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、前記画像形成装置の組み立て時、及び前記クリーニングブレードの交換時に、いわゆるタッチアップと呼ばれる、前記クリーニングブレードの前記当接部に、トナー、又はステアリン酸亜鉛等の金属石鹸を塗布する工程を行い、上記のような不具合を防ぐこともある。
被清掃部材の表面に当接して、前記被清掃部材の表面の残留物を除去する弾性部材を有するクリーニングブレードであって、
前記弾性部材が、微粒子及び結着樹脂を含有する被覆層を有し、
前記被覆層が、前記弾性部材と前記被清掃部材とが当接する当接辺を含む当接部における前記当接辺を含む少なくとも一部に形成されており、
前記被覆層の表面粗さ(Ra)が、0.08μm〜0.5μmであることを特徴とする。
本発明のクリーニングブレードは、被清掃部材の表面に当接して、前記被清掃部材に付着した残留物を除去する弾性部材を有するクリーニングブレードである。
前記弾性部材は、微粒子及び結着樹脂を含有する被覆層を有し、更に必要に応じてその他の部材を有する。
これらの原因により、クリーニングブレードの挙動が安定する前に、クリーニングブレードのめくれによるクリーニング不良、及び像担持体のトルク上昇が起きることがあった。
特許第2853598号公報には、クリーニングブレードと感光体の摺動性を上げる目的で、PMMA(ポリメチルメタクリル酸)粒子をフッ素系溶剤に分散させ、ブレード先端部に滴下してPMMA粒子塗布のクリーニングブレードが記載されている。
しかし、溶剤に分散させた粒子を塗布するだけでは、前記微粒子のクリーニングブレードに対する付着力が弱いため、クリーニングブレードから脱離しやすい。このため、クリーニングブレードの挙動が安定する前にクリーニングブレードのめくれ、及び像担持体のトルク上昇が起きることがあるという問題は、依然として解決されていない。
前記弾性部材は、被覆層を有し、更に必要に応じてその他の部材を有する。
前記弾性部材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、高弾性が得られやすい点から、ポリウレタンゴム、ポリウレタンエラストマー、などが好適である。
前記高分子量ポリオールとしては、例えば、アルキレングリコールと脂肪族二塩基酸との縮合体であるポリエステルポリオール;エチレンアジペートエステルポリオール、ブチレンアジペートエステルポリオール、ヘキシレンアジペートエステルポリオール、エチレンプロピレンアジペートエステルポリオール、エチレンブチレンアジペートエステルポリオール、エチレンネオペンチレンアジペートエステルポリオール等のアルキレングリコールとアジピン酸とのポリエステルポリオール等のポリエステル系ポリオール;カプロラクトンを開環重合して得られるポリカプロラクトンエステルポリオール等のポリカプロラクトン系ポリオール;ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、ポリ(オキシプロピレン)グリコール等のポリエーテル系ポリオール、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記硬化触媒の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01質量%〜0.5質量%が好ましく、0.05質量%〜0.3質量%がより好ましい。
・ブレード線圧が得られにくく、像担持体との当接部の面積が拡大しやすくなり、クリーニング不良が発生する不具合。
・硬くなりすぎて欠けが生じやすくなる不具合。
前記弾性部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、JIS−A硬度の異なる2種類以上のゴムを一体成型した積層物を用いることが、耐摩耗性と追随性を両立できる点で好ましい。
ここで、前記弾性部材のJIS−A硬度は、例えば、高分子計器株式会社製 マイクロゴム硬度計 MD−1などを用いて測定することができる。
・弾性部材全体の柔軟性がなくなり、像担持体の振れや粗さに追従できなくなって、クリーニング不良が生じる不具合。
・反発が強くなりすぎてブレード鳴きが生じてしまう不具合。
ここで、前記弾性部材の反発弾性係数は、例えば、JIS K6255規格に準拠し、23℃において、株式会社東洋精機製作所製No.221レジリエンステスタを用いて測定することができる。
前記被覆層(表面被覆層)は、弾性部材と後述する被清掃部材とが当接する当接辺を含む当接部における当接辺を含む少なくとも一部に形成されている。
被覆層は、当接辺全体に形成されていることが好ましく、前記弾性部材全体に形成されていてもよい。
前記被覆層は、微粒子、及び結着樹脂を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、無機化合物の微粒子、樹脂微粒子などが挙げられる。
前記無機化合物の微粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられる。
前記樹脂微粒子としては、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル径樹脂などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。これらの中でも、フッ素系樹脂が好ましい。
これらの中でも、樹脂材料の中で最も優れた特性を有するPTFEが好ましい。このようなPTFEなどのフッ素系樹脂のマイクロパウダーは、乳化重合法により得られるものである。
前記微粒子の体積平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、レーザー回折・散乱法、動的光散乱法、画像イメージング法などによって測定される体積基準の平均粒子径(50%体積径、メジアン径)が1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.3μm以下が更に好ましい。
前記体積平均粒子径が、1μm以下であると、溶剤中で沈降しやすくなり、安定して分散することが難しくなるという不具合を防止できる。また、0.5μm以下であると、後述する非水系溶剤中でより安定に分散させることができる。
前記微粒子の体積平均粒子径としては、0.1μm以上が好ましい。
前記微粒子の体積平均粒子径の測定方法としては、例えば、クリーニングブレードから採取して、採取した微粒子をマイクロトラック(日機装株式会社製)にかけてレーザー回折・散乱法により測定する方法、走査型電子顕微鏡(SEM)を使ってクリーニングブレード上の微粒子を直接観察して計測する方法などが挙げられる。
なお、微粒子の体積平均粒子径は、クリーニングブレードを製造する際に被覆層に添加する際のものと、被覆層に存在している際のものと、ではほとんど変わらない。
前記結着樹脂としては、上述の微粒子を均一かつ安定的に分散させることができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、ビニルブチラール、酢酸ビニル、及びビニルアルコールを構成単位として含む三元重合体(三元共重合体)が好ましい。
前記三元重合体は、ポリビニルアルコール(PVA)をブチルアルデヒド(BA)と反応させたものであり、ブチラール基、アセチル基、水酸基を有する構造である。前記三元重合体におけるビニルブチラール、酢酸ビニル、及びビニルアルコールの比率を変化させることにより、以下に記載する非水系溶剤への溶解性をコントロールすることが可能となる。
具体的には、エスレックBM−1(水酸基量:34mol%、ブチラール化度65±3mol%、平均分子量:4万)、同BH−3(水酸基量:34mol%、ブチラール化度65±3mol%、平均分子量:11万)、同BH−6(水酸基量:30mol%、ブチラール化度69±3mol%、平均分子量:9.2万)、同BX−1(水酸基量:33±3mol%、アセタール化度66mol%、平均分子量:10万)、同BX−5(水酸基量:33±3mol%、アセタール化度66mol%、平均分子量:13万)、同BM−2(水酸基量:31mol%、ブチラール化度68±3mol%、平均分子量:5.2万)、同BM−5(水酸基量:34mol%、ブチラール化度65±3mol%、平均分子量:5.3万)、同BL−1(水酸基量:36mol%、ブチラール化度63±3mol%、平均分子量:1.9万)、同BL−1H(水酸基量:30mol%、ブチラール化度69±3mol%、平均分子量:2万)、同BL−2(水酸基量:36mol%、ブチラール化度63±3mol%、平均分子量:2.7)、同BL−2H(水酸基量:29mol%、ブチラール化度70±3mol%、平均分子量:2.8万)、同BL−10(水酸基量:28mol%、ブチラール化度71±3mol%、平均分子量:1.5万)、同KS−10(水酸基量:25mol%、アセタール化度65±3mol%、平均分子量:1.7万)(以上、積水化学工業株式会社製)、モビタールB145(水酸基量:21〜26.5mol%、アセタール化度:67.5〜75.2mol%)、同B16H(水酸基量:26.2〜30.2mol%、アセタール化度66.9〜73.1mol%、平均分子量:1〜2万))(以上、株式会社クラレ製)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂の含有量が0.1質量%以上であると、分散安定性が悪くなり、微粒子が沈降しやすくなるという不具合を防止でき、15質量%以下であると粘度が高くなるという不具合を防止できる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、非水系溶剤(非水系溶媒)などが挙げられる。
前記非水系溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、2−ヘプタノン、シクロヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、メチル−n−ペンチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソペンチルケトン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキシルアセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、ジオキサン、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、ベンゼン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、メチルモノグリシジルエーテル、エチルモノグリシジルエーテル、ブチルモノグリシジルエーテル、フェニルモノグリシジルエーテル、メチルジグリシジルエーテル、エチルジグリシジルエーテル、ブチルジグリシジルエーテル、フェニルジグリシジルエーテル、メチルフェノールモノグリシジルエーテル、エチルフェノールモノグリシジルエーテル、ブチルフェノールモノグリシジルエーテル、ミネラルスピリット、2−ヒドロキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、4−ビニルピリジン、N−メチル−2−ピロリドン、2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、メタクリレート、メチルメタクリレート、スチレン、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロポリエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジオキソラン、各種シリコーンオイルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明において、結着樹脂分散体における微粒子の動的光散乱法による平均粒子径(散乱強度分布におけるキュムラント法解析の平均粒子径)が、1μm以下であることが望ましい。
体積平均粒子径が、1μm以下の微粒子を用いた場合であっても、通常、粒子が凝集し、二次粒子として粒子径が1μm以上の微粒子となっている。
この微粒子を1μm以下の粒子径となるように分散することにより、結着樹脂分散体を低粘度で長期保存した場合でも安定な分散体を得ることができる。分散方法としては、例えば、超音波分散機、3本ロール、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル等の分散機を用いる方法などが挙げられる。
なお、結着樹脂分散体中の微粒子の体積平均粒子径としては、均一な分散体が得られる点から、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.3μm以下が更に好ましい。
表面粗さは、前記微粒子の量により調節することができる。
−測定条件−
測定箇所:クリーニングブレード上のブレード下面の先端から20μm位置を長手方向に任意に5カ所
倍率:50倍
測定距離:各箇所、長手方向に2mm
算出方法:各箇所で得られたRaの平均値を採用
前記被清掃部材の材質、形状、構造、大きさ等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記被清掃部材の形状としては、例えば、ドラム状、ベルト状、平板状、シート状などが挙げられる。前記被清掃部材の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、通常用いられる程度の大きさが好ましい。
前記被清掃部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記クリーニングブレードを画像形成装置に適用した場合には、例えば、像担持体などが挙げられる。
前記残留物としては、被清掃部材表面に付着しており、前記クリーニングブレードの除去対象となるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トナー、潤滑剤、無機微粒子、有機微粒子、ゴミ、埃又はこれらの混合物などが挙げられる。
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、支持部材などが挙げられる。
前記支持部材としては、その形状、大きさ、及び材質等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記支持部材の形状としては、例えば、平板状、短冊状、シート状などが挙げられる。前記支持部材の大きさとしては、特に制限はなく、前記被清掃部材の大きさに応じて適宜選択することができる。
前記支持部材の材質としては、例えば、金属、プラスチック、セラミックなどが挙げられる。これらの中でも、強度の点から金属板が好ましく、ステンレススチール等の鋼板、アルミニウム板、リン青銅板が特に好ましい。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
図1に示すように、クリーニングブレード62は、金属や硬質プラスチック等の剛性材料からなる平板状の支持部材621と、平板状の弾性部材622とで構成されている。弾性部材622は、支持部材621の一端側に接着剤などにより固定されており、支持部材621の他端側は、クリーニング装置のケースに片持ち支持されている。
図2に示すように、クリーニングブレード62は、支持部材621と、支持部材621に一端が連結され、他端に所定長さの自由端部を有する平板状の弾性部材622とからなり、弾性部材622の自由端側の一端である当接部62cが像担持体表面に長手方向に沿って当接するように配置されている。
弾性部材622は、当接部62cにおける当接辺を含む少なくとも一部に被覆層62dを有している。
本発明の画像形成装置は、像担持体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、クリーニング手段とを少なくとも有し、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有する。なお、前記帯電手段と前記露光手段とを合わせて静電潜像形成手段と称することもある。
前記像担持体(以下、「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。前記像担持体の形状としては、例えば、ドラム状、ベルト状などが挙げられる。前記像担持体の材質としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)などが挙げられる。
前記帯電工程は、前記像担持体の表面を帯電させる工程であり、前記帯電手段により行われる。
前記帯電手段としては、前記像担持体の表面を帯電させることができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、導電性又は半導電性のローラ、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器などが挙げられる。
前記帯電手段の形状としては、例えば、ローラ、磁気ブラシ、ファーブラシ等のどのような形態をとってもよく、電子写真方式の画像形成装置の仕様及び形態にあわせて選択可能である。磁気ブラシを用いる場合、磁気ブラシは、例えば、Zn−Cuフェライト等、各種フェライト粒子を帯電手段として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。又はブラシを用いる場合、例えば、ファーブラシの材質としては、カーボン、硫化銅、金属又は金属酸化物により導電処理されたファーを用い、これを金属又は他の導電処理された芯金に巻き付けたり、張り付けたりすることで帯電器とする。
前記帯電器は、前記のような接触式の帯電器に限定されるものではないが、帯電器から発生するオゾンが低減された画像形成装置が得られる利点がある。
前記帯電器が像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって像担持体表面を帯電するものが好ましい。
また、帯電器が、像担持体にギャップテープを有し非接触に近接配置された帯電ローラであり、該帯電ローラに直流並びに交流電圧を重畳印加することによって像担持体表面を帯電するものも好ましい。
前記露光工程は、帯電された前記像担持体の表面を露光する工程であり、前記露光手段により行われる。前記露光は、例えば、前記露光手段を用いて前記像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
前記露光における光学系は、アナログ光学系とデジタル光学系とに大別される。前記アナログ光学系は、原稿を光学系により前記像担持体の表面に直接投影する光学系であり、前記デジタル光学系は、画像情報が電気信号として与えられ、前記電気信号を光信号に変換して像担持体を露光し作像する光学系である。
前記露光手段としては、帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザ光学系、液晶シャッタ光学系、LED光学系などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を前記トナー像に現像する工程であり、前記現像手段により行われる。
前記現像手段としては、前記静電潜像をトナー像に現像することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記トナーを収容し、前記静電潜像に前記トナーを接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
前記現像器は、乾式現像方式又は湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器又は多色用現像器であってもよく、例えば、前記トナーを摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるものなどが好適に挙げられる。
前記現像器内では、例えば、前記トナーと、必要に応じてキャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により前記トナーが帯電し、回転する前記マグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。前記マグネットローラは、前記像担持体の近傍に配置されているため、前記マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する前記トナーの一部は、前記静電潜像の電気的な吸引力によって前記像担持体の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が前記トナーにより現像されて前記像担持体の表面に前記トナー像が形成される。
前記現像器に収容させるトナーは、前記トナーを含む現像剤であってもよく、該現像剤としては一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。
なお、前記トナーはキャリアを使用しない一成分系の磁性トナー、或いは非磁性トナーとしても用いることができる。
前記転写工程は、前記トナー像を記録媒体に転写する工程であり、前記転写手段により行われる。
前記転写工程としては、例えば、中間転写体を用い、前記トナー像を前記中間転写体の表面に転写して複合転写像を形成する1次転写工程と、前記複合転写像を記録媒体に転写する2次転写工程とを含む態様が好ましい。
前記転写手段としては、前記トナー像を記録媒体に転写できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記トナー像を前記中間転写体の表面に転写して複合転写像を形成する1次転写手段と、前記複合転写像を記録媒体に転写する2次転写手段とを有する態様が好ましい。
前記1次転写手段及び前記2次転写手段としては、例えば、前記像担持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体に剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。
前記転写器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器などが挙げられる。前記転写器は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。
前記定着工程は、前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着させる工程であり、前記定着手段により行われる。なお、2色以上のトナーを用いる場合は、各色のトナーが記録媒体に転写される毎に定着させてもよいし、全色のトナーが記録媒体に転写されて積層された状態で定着させてもよい。
前記定着手段としては、前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着させることができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知の加熱加圧手段を用いた熱定着方式を採用することができる。
前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラを組合せたもの、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトを組合せたものなどが挙げられる。加熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、80℃〜200℃が好ましい。なお、必要に応じて、前記定着手段とともに、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記クリーニング工程は、前記像担持体の表面に残留する前記トナーを除去する工程であり、前記クリーニング手段により行われる。
前記クリーニング手段としては、本発明のクリーニングブレードが支持部材に固定されたものが用いられる。
なお、前記線圧は、例えば、共和電業株式会社製の小型圧縮型ロードセルを組み込んだ測定装置を用いて測定することができる。
前記クリーニング角度が65°以上85°以下であると、前記弾性部材のめくれの発生
を抑制しやすくなるとともに、クリーニング不良の発生を低減しやすくすることができる。
前記その他の工程としては、例えば、除電工程、リサイクル工程、制御工程などが挙げられる。
前記その他の手段としては、例えば、除電手段、リサイクル手段、制御手段などが挙げられる。
前記除電工程は、前記像担持体に対し除電バイアス電圧を印加して除電を行う工程であり、前記除電手段により行われる。
前記除電手段としては、前記像担持体に対し除電バイアス電圧を印加することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、除電ランプなどが挙げられる。
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、前記リサイクル手段により行われる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知の搬送手段などが挙げられる。
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により行われる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器などが挙げられる。
図3は、本発明の画像形成装置500の一例を示す概略構成図である。この画像形成装置500は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記載することがある。)用の4つの作像ユニット1Y、1C、1M、1Kを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のY、C、M、Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
また、4つの作像ユニット1の下方に光書込ユニット40が配設されている。潜像形成手段たる光書込ユニット40は、画像情報に基づいて発したレーザ光Lを、各作像ユニット1Y、1C、1M、1Kの感光体3Y、3C、3M、3Kに照射する。これにより、感光体3Y、3C、3M、3K上にY、C、M、K用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット40は、光源から発したレーザ光Lを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー41によって偏光させながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体3Y、3C、3M、3Kに照射するものである。前記構成のものに代えて、LEDアレイによる光走査を行うものを採用することもできる。
図4に示すように、作像ユニット1は、像担持体としてのドラム状の感光体3を備えている。感光体3はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。
感光体3の周囲には、帯電ローラ4、現像装置5、一次転写ローラ7、クリーニング装置6、潤滑剤塗布装置10、及び不図示の除電ランプ等が配置されている。帯電ローラ4は、帯電手段としての帯電装置が備える帯電部材であり、現像装置5は、感光体3の表面上に形成された潜像をトナー像化する現像手段である。一次転写ローラ7は、感光体3の表面上のトナー像を中間転写ベルト14に転写する一次転写手段としての一次転写装置が備える一次転写部材である。クリーニング装置6は、トナー像を中間転写ベルト14に転写した後の感光体3上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段である。潤滑剤塗布装置10は、クリーニング装置6がクリーニングした後の感光体3の表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段である。不図示の除電ランプは、クリーニング後の感光体3の表面電位を除電する除電手段である。
現像装置5は、現像剤担持体としての現像ローラ51を有している。この現像ローラ51には、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。現像装置5のケーシング内には、ケーシング内に収容された現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する供給スクリュ52及び攪拌スクリュ53が設けられている。また、現像ローラ51に担持された現像剤を規制するためのドクタ54も設けられている。供給スクリュ52及び攪拌スクリュ53の二本スクリュによって撹拌及び搬送された現像剤中のトナーは、所定の極性に帯電される。そして、現像剤は、現像ローラ51の表面上に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、ドクタ54により規制され、感光体3と対向する現像領域でトナーが感光体3上の潜像に付着する。
潤滑剤塗布装置10は、固形潤滑剤103や潤滑剤加圧スプリング103a等を備え、固形潤滑剤103を感光体3上に塗布する塗布ブラシとしてファーブラシ101を用いている。固形潤滑剤103は、ブラケット103bに保持され、潤滑剤加圧スプリング103aによりファーブラシ101側に加圧されている。そして、感光体3の回転方向に対して連れまわり方向に回転するファーブラシ101により固形潤滑剤103が削られて感光体3上に潤滑剤が塗布される。感光体への潤滑剤塗布により感光体3表面の摩擦係数が非画像形成時に0.2以下に維持される。
また、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
これらの光源のうち、発光ダイオード、及び半導体レーザは照射エネルギーが高く、また600nm以上800nm以下の長波長光を有するため、良好に使用される。
まず、図示しない操作部などからプリント実行の信号を受信すると、帯電ローラ4及び現像ローラ51にそれぞれ所定の電圧又は電流が順次所定のタイミングで印加される。同様に、光書込ユニット40及び除電ランプなどの光源にもそれぞれ所定の電圧又は電流が順次所定のタイミングで印加される。また、これと同期して、駆動手段としての感光体駆動モータ(不図示)により感光体3が図3中矢印方向に回転駆動される。
静電潜像の形成された感光体3の表面は、現像装置5との対向部で現像ローラ51上に形成された現像剤の磁気ブラシによって摺擦される。このとき、現像ローラ51上の負帯電トナーは、現像ローラ51に印加された所定の現像バイアスによって、静電潜像側に移動し、トナー像化(現像)される。各作像ユニット1において、同様の作像プロセスが実行され、各作像ユニット1Y、1C、1M、1Kの各感光体3Y、3C、3M、3Kの表面上に各色のトナー像が形成される。
このように、画像形成装置500では、感光体3上に形成された静電潜像は、現像装置5によって、負極性に帯電されたトナーにより反転現像される。本実施形態では、N/P(ネガポジ:電位が低い所にトナーが付着する)の非接触帯電ローラ方式を用いた例について説明したが、これに限るものではない。
中間転写ベルト14上に形成された4色トナー像は、第1給紙カセット151又は第2給紙カセット152から給紙され、レジストローラ対55のローラ間を経て、二次転写ニップに給紙される記録媒体Pに転写される。このとき、記録媒体Pはレジストローラ対55に挟まれた状態で一旦停止し、中間転写ベルト14上の画像先端と同期を取って二次転写ニップに供給される。トナー像が転写された記録媒体Pは中間転写ベルト14から分離され、定着ユニット80へ搬送される。そして、トナー像が転写された記録媒体Pが定着ユニット80を通過することにより、熱と圧力の作用でトナー像が記録媒体P上に定着されて、トナー像が定着された記録媒体Pは画像形成装置500の外に排出され、スタック部88にスタックされる。
また、一次転写ニップで中間転写ベルト14に各色のトナー像を転写した感光体3の表面は、クリーニング装置6によって転写後の残留トナーが除去され、潤滑剤塗布装置10によって潤滑剤が塗布された後、除電ランプで除電される。
本発明のプロセスカートリッジは、像担持体と、前記像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
前記クリーニング手段としては、本発明の前記クリーニングブレードが用いられる。
前記プロセスカートリッジは、像担持体と、本発明の前記クリーニングブレードとを内蔵し、他に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、及び除電手段の少なくとも1つの手段を具備し、画像形成装置に着脱可能とした装置(部品)である。
<弾性部材>
弾性部材には、平均厚み(膜厚)、JIS−A硬度、23℃反発弾性率、及びマルテンス硬度(HM)が以下のようなポリウレタンエラストマーのシートを遠心成形で作製したものを用いた。
平均厚み:1.8mm
JIS−A硬度:70°
23℃反発弾性率:50%
マルテンス硬度(HM):1.0N/mm2
弾性部材のJIS−A硬度は、23℃において、マイクロゴム硬度計(MD−1、高分子計器株式会社製)を用い、JIS K6253に準じて測定した。
弾性部材の反発弾性率は、23℃において、レジリエンステスタ(No.221、株式会社東洋精機製作所製)を用い、JIS K6255に準じて測定した。試料は厚み4mm以上となるように厚み2mmのシートを重ね合わせたものを用いた。
弾性部材のマルテンス硬度(HM)は、ISO14577に基づき、ナノインデンター(ENT−3100、エリオニクス社製)を用いて、バーコビッチ圧子を1,000μNの荷重で10秒間押し込み、5秒間保持し、同じ荷重速度で10秒間抜いて測定した。
測定場所は、成型後のシートをブレード化した先端稜線部から20μmの位置とした。
得られたポリウレタンエラストマーのシートを、ウレタンシート中の硬化反応を完結させてウレタンシート中の未反応物をなくすポストキュアと、物性を安定化させる養生と、をした後に、ホルダに接着させてクリーニングブレードに加工した。
微粒子としてのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)マイクロパウダー(TF9201Z、3M社製、体積平均粒子径200nm)39部と、結着樹脂としてのブチラール(PVB)樹脂(エスレックBL−10、積水化学工業株式会社製、水酸基28mol%、ブチラール化度71±3mol%、平均分子量1.5万)と、非水系溶剤としてのイソプロピルアルコール60部と、を用いて、微粒子分散体を調製した。
この調製は、イソプロピルアルコール中に、結着樹脂を充分に溶解した後、微粒子を添加して、さらに撹拌混合を行い、微粒子分散体を得た。
クリーニングブレードを前記微粒子分散体中にブレード下面がブレード先端面から2mmの深さ分だけ浸漬させ、引上げ速度1mm/sで引上げ、クリーニング機能において必要なブレード先端部(当接辺を含む部分)にPTFE粒子が集まるようにする目的で、図5のように約45°傾けて常温で30分乾燥させることによって、実施例1のクリーニングブレードを作製した。
実施例1において、表1に記載の条件に変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜5、比較例1〜4のクリーニングブレードを作製した。
なお、比較例1は、被覆層のない弾性部材のみのクリーニングブレードである。
また、比較例4は、被覆層に微粒子を含まない被覆層(結着樹脂のみの被覆層)を有するクリーニングブレードである。
微粒子としてのポリメチルメタクリル酸(PMMA)水分散体(MX100W、日本触媒株式会社製、体積平均粒子径150nm)95部と、結着樹脂としてのポリビニルブチラール(PVB)樹脂(エスレックKW−M、積水化学工業株式会社製、アセタール化度24±3mol%)と、を用いて、微粒子分散体を調製した。
クリーニングブレードを前記微粒子分散体中にブレード下面がブレード先端面から2mmの深さ分だけ浸漬させ、引上げ速度1mm/sで引上げ、クリーニング機能において必要なブレード先端部(当接辺を含む部分)にPMMA粒子が集まるようにする目的で、図5のように約45°傾けて100℃で30分乾燥させることによって、実施例6のクリーニングブレードを作製した。
実施例3において、結着樹脂をポリビニルアルコール(VC−13、日本酢ビ・ポパール株式会社製)に代えた以外は、実施例3と同様にして、実施例7のクリーニングブレードを作製した。
得られたクリーニングブレードの表面粗さを、レーザー顕微鏡(LEXT OLS4500、オリンパス社製)の粗さ測定モードを使って以下の条件で測定した。
測定箇所:クリーニングブレード上のブレード下面の先端から20μm位置を長手方向に任意に5カ所
倍率:50倍
測定距離:各箇所、長手方向に2mm
算出方法:各箇所で得られたRaの平均値を採用
作製したクリーニングブレードをカラー複合機(imagio MP C4500、株式会社リコー製)(プリンタ部は図4に示す画像形成装置500と類似の構成)のプロセスカートリッジに取り付け、画像形成装置を組み立てた。
なお、クリーニングブレードは、線圧:20g/cm、クリーニング角:79°となるように画像形成装置に取り付けた。
上記の画像装置を用いて、以下の条件で出力した。出力している間は、感光体の駆動トルクを測定した。出力後、クリーニングブレードの先端部をレーザー顕微鏡(LEXT OLS4500、オリンパス社製)で観察し、下記評価基準に基づき、トルク評価を行った。評価結果を表2に記載した。なお、評価基準における「初期」とは、1枚目から500枚目を指す。
環境:23℃/45%RH
通紙条件:白紙チャート
出力枚数:5,000枚(A4サイズ横)
−評価基準−
◎:トルク上昇の変化率が初期に対して50%以内で、かつ駆動トルク上昇による感光体の停止がなかった。さらに印刷後もブレードを観察しても捲れた痕跡が全くなかった。
○:トルク上昇の変化率が初期に対して50%以内で、かつ駆動トルク上昇による感光体の停止がない。しかし印刷後のブレードを観察すると捲れた痕跡があったがトナーが抜ける程のレベルではないため実使用上は問題ない。
×:トルク上昇による感光体の停止があり、かつ印刷後のブレードを観察するとトナーが抜ける程の捲れた痕跡があり、実使用上問題がある。
上記の画像形成装置を用いて、以下の条件で出力した。その後、クリーニングブレードのエッジ部、及び感光体表面を上記のレーザー顕微鏡で観察し、下記評価基準に基づき評価した。評価結果を表2に記載した。
環境:27℃/80%RH
通紙条件:画像面積率5%チャートを3プリント/ジョブ
出力枚数:50,000枚(A4サイズ横)
−評価基準−
◎:クリーニング不良ですり抜けたトナーが印刷紙上にも感光体上に目視で確認できず、感光体上を長手方向に顕微鏡で観察してもトナーのスジ状のすり抜けが確認できない
○:クリーニング不良ですり抜けたトナーが印刷紙上にも感光体上にも目視で確認できない
×:クリーニング不良ですり抜けたトナーが印刷紙上にも感光体上にも目視で確認できる
比較例1のトルク評価、クリーニング性の評価結果がともに「×」になっているのは、被覆層がない影響でトルクが高い点、及びトルクが高いためにブレードが捲れやすくなり、トナーが抜けてしまう点のためである。比較例2は表面粗さRaが高いため、トルクの評価結果が×となり、比較例3は、表面粗さRaが低すぎるためにクリーニング性の評価結果が×となった。
<1> 被清掃部材の表面に当接して、前記被清掃部材の表面の残留物を除去する弾性部材を有するクリーニングブレードであって、
前記弾性部材が、微粒子及び結着樹脂を含有する被覆層を有し、
前記被覆層が、前記弾性部材と前記被清掃部材とが当接する当接辺を含む当接部における前記当接辺を含む少なくとも一部に形成されており、
前記被覆層の表面粗さ(Ra)が、0.08μm〜0.5μmであることを特徴とするクリーニングブレードである。
<2> 前記微粒子の形状が、球状である前記<1>に記載のクリーニングブレードである。
<3> 前記微粒子の体積平均粒径が、1μm以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載のクリーニングブレードである。
<4> 前記表面粗さ(Ra)が、0.15μm〜0.25μmである前記<1>から<3>のいずれかに記載のクリーニングブレードである。
<5> 前記微粒子が、ポリテトラフルオロエチレンを含む前記<1>から<4>のいずれかに記載のクリーニングブレードである。
<6> 前記結着樹脂が、ビニルブチラール、酢酸ビニル、及びビニルアルコールを構成単位として含む三元重合体である前記<1>から<5>のいずれかに記載のクリーニングブレードである。
<7> 像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段、帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段、前記静電潜像をトナー像に現像する現像手段、及び前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段の少なくともいずれかの手段と、前記像担持体の表面に当接して、前記像担持体の表面の残留物を除去するクリーニング手段と、を有し、
前記クリーニング手段が、前記<1>から<6>のいずれかに記載のクリーニングブレードを有することを特徴とするプロセスカートリッジである。
<8> 像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナー像に現像する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着させる定着手段と、前記像担持体の表面に当接して、前記像担持体の表面の残留物を除去するクリーニング手段と、を有し、
前記クリーニング手段が、前記<1>から<6>のいずれかに記載のクリーニングブレードを有することを特徴とする画像形成装置である。
14 中間転写ベルト
60 転写ユニット
62 クリーニングブレード
62a ブレード先端面
62b ブレード下面
62c 当接部
62d 被覆層
80 定着ユニット
500 プリンター
621 支持部材
622 弾性部材
Claims (8)
- 被清掃部材の表面に当接して、前記被清掃部材の表面の残留物を除去する弾性部材を有するクリーニングブレードであって、
前記弾性部材が、微粒子及び結着樹脂を含有する被覆層を有し、
前記被覆層が、前記弾性部材と前記被清掃部材とが当接する当接辺を含む当接部における前記当接辺を含む少なくとも一部に形成されており、
前記被覆層の表面粗さ(Ra)が、0.08μm〜0.5μmであることを特徴とするクリーニングブレード。 - 前記微粒子の形状が、球状である請求項1に記載のクリーニングブレード。
- 前記微粒子の体積平均粒径が、1μm以下である請求項1から2のいずれかに記載のクリーニングブレード。
- 前記表面粗さ(Ra)が、0.15μm〜0.25μmである請求項1から3のいずれかに記載のクリーニングブレード。
- 前記微粒子が、ポリテトラフルオロエチレンを含む請求項1から4のいずれかに記載のクリーニングブレード。
- 前記結着樹脂が、ビニルブチラール、酢酸ビニル、及びビニルアルコールを構成単位として含む三元重合体である請求項1から5のいずれかに記載のクリーニングブレード。
- 像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段、帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段、前記静電潜像をトナー像に現像する現像手段、及び前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段の少なくともいずれかの手段と、前記像担持体の表面に当接して、前記像担持体の表面の残留物を除去するクリーニング手段と、を有し、
前記クリーニング手段が、請求項1から6のいずれかに記載のクリーニングブレードを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナー像に現像する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着させる定着手段と、前記像担持体の表面に当接して、前記像担持体の表面の残留物を除去するクリーニング手段と、を有し、
前記クリーニング手段が、請求項1から6のいずれかに記載のクリーニングブレードを有することを特徴とする画像形成装置。
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