JP5016254B2

JP5016254B2 - 現像ブレード

Info

Publication number: JP5016254B2
Application number: JP2006120507A
Authority: JP
Inventors: 伸次相馬; 洋中村
Original assignee: Fujikura Rubber Ltd
Current assignee: Fujikura Composites Inc
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-04-25
Also published as: JP2007293009A

Description

本発明は、現像ブレードに係り、特にレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真画像形成装置の現像装置に用いられる現像ブレード関する。

電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置では、感光体ドラム上に形成された潜像を現像するための現像装置を備えている。

現像装置としては、例えば、図５に示されるように、ホッパー７２、現像ローラ７３、回動可能な攪拌板７４、現像ブレード７５を備えてなる構造の現像装置７１が知られている（特許文献１）。

このような現像装置７１においては、ホッパー７２内の現像剤７６が攪拌板７４により現像ローラ７３に供給され、現像ブレード７５と現像ローラ７３との摩擦帯電により現像ローラ７３の周面上に現像剤が薄層で均一に担持される。そして、潜像が形成されている感光体ドラム７７に現像ローラ７３から現像剤７６が移行して現像が行われる。

現像ブレード７５としては、例えば、金属製の支持部材８２の端側部に沿って弾性部材からなるブレード部材８４が形成された構造のものが知られている。

現像プレート７５のブレード部材８４に用いられる弾性部材は、例えば、シリコーンゴムから形成されている。このようなシリコーンゴムからなる弾性部材を形成するに際しては、シリコーンゴムに架橋剤（硬化剤）を混合し、このものを金型のキャビティ内に注入した後に硬化させることにより、所定の形状の弾性部材が成形される。

従来より、シリコーンゴムは、その柔軟性、耐熱性、耐久性等の優れた物性をそのまま生かすため、およびシリコーンゴムが備える不活性の特性ゆえに、その表面に特殊な処理を行なうという試みはなされていなかった。

特開２００３−４３８１２号公報

しかしながら、弾性部材からなるブレード部材８４の耐刷性を向上させることは、製品の品質を長期に亘って確実に保証できることに繋がり、極めて重要なファクターであると言える。

このような実状のもとに本発明は、創案されたものであり、その目的は、実用的な範囲でシリコーンゴムの柔軟さ等の物性を損なうことなく摩擦係数を下げてすべり易くして、ゴムの磨耗量を減少させ、現像ブレードの耐刷性を向上させることを目的とする。

このような課題を解決するために、本発明の現像ブレードは、支持部材の端側部にブレード部材を有する現像ブレードであって、前記ブレード部材は、シリコーンゴムを主成分として構成されており、このシリコーンゴムの表面に摩擦係数を低減させるためのコーティング膜が形成されており、前記コーティング膜は、パリレン（Parylene）樹脂膜であるように構成される。

また、本発明の現像ブレードの好ましい態様として、前記パリレン（Parylene）樹脂膜は、モノマーであるパラキシレンをシリコーンゴム表面と接触させて重合を開始させた高分子膜として構成される。
また、本発明の現像ブレードの好ましい態様として、前記パリレン（Parylene）樹脂膜は、下記構造式Ｉで示され、重合度ｎが５０００以上の組成として構成される。

また、本発明の現像ブレードの好ましい態様として、前記パリレン（Parylene）樹脂膜は、下記構造式ＩＩで示され、重合度ｎが５０００以上の組成として構成される。

また、本発明の現像ブレードの好ましい態様として、前記パリレン（Parylene）樹脂膜は、その厚さが０．２〜１μｍとなるように構成される。

本発明の現像ブレードにおけるブレード部材は、シリコーンゴムを主成分として構成されており、このシリコーンゴムの表面に摩擦係数を低減させるためのコーティング膜が形成されてなるように構成されているので、実用的な範囲でシリコーンゴムの柔軟さ等の物性を損なうことなく摩擦係数を下げてすべり易くして、ゴムの磨耗量を減少させ、現像ブレードの耐刷性を向上させることができる。

また、摩擦係数を下げてすべり易くすることにより、付随的な効果として、現像ロールと現像ブレードの接触による力を小さくすることができ、駆動モータの小型化による省エネルギー化や、装置のコンパクト化を図ることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明は、例えば、図１に示されるように支持部材８２の端側部にブレード部材８４を有する現像ブレード７５に関するものであって、その要部は、ブレード部材８４の構成にある。

本発明の要部であるブレード部材８４は、シリコーンゴムを主成分として構成されており、このシリコーンゴムの表面に摩擦係数を低減させるためのコーティング膜が形成されている。

本発明で用いられるブレード部材８４の形状は、特に制限されるものではなく、例えば、図１〜図３に示されているいずれのブレード部材８４の形状としてもよい。支持部材８２としては、例えば、ステンレス鋼、バネ用リン青銅などの金属基板を適宜選定して用いればよい。セラミック基板や樹脂基板とすることもできる。

ブレード部材８４の主成分であるシリコーンゴムとしては、例えば、液状シリコーンゴムと硬化剤との混合物が例示できる。また、いわゆるミラブル型のシリコーンゴムであってもよい。

以下、シリコーンゴムの表面に摩擦係数を低減させるためのコーティング膜について、詳細に説明する。

〔Ｆ−ＤＬＣ膜〕
本発明で使用されるコーティング膜の好適なものの一つとして、Ｆ−ＤＬＣ（Flexible Diamond like Carbon）膜が挙げられる。

Ｆ−ＤＬＣ膜の形成工程は、例えば以下の手順で行なわれる。

・プラズマ洗浄
真空槽中でプラズマを発生させ、活性が高くてエッチング効果のある水素ラジカルで被コーティング部材であるシリコーンゴムの表面を暴露させる。この時、シリコーンゴムの表面に存在しているＯＨ、Ｏ、ＣｍＨｎＯなどは、水素ラジカルと反応してガスとなり、シリコーンゴム表面から脱離し、シリコーンゴム表面に存在する炭素のフリーボンドが確保され、この部分が水素（Ｈ）と結合する。

・Ｆ−ＤＬＣ膜の形成
上記の水素ラジカルによるシリコーンゴム表面の洗浄が完了した後、この洗浄面を、活性の高いメチル基（プラズマ化されたもの）で暴露すると、シリコーンゴム表面に存在する水素は、メチル基と反応してメタンとなって脱離する。そして、シリコーンゴム表面の炭素のフリーボンドにメチル基が反応し、この繰り返しでＦ−ＤＬＣ膜が形成される。

このようにして形成されたＦ−ＤＬＣ膜の厚さは、０．０１〜１μｍとされる。この厚さが、０．０１μｍ未満であると、現像ブレードの耐刷性を十分に向上させることができなくなる傾向があり、この一方で、厚さが１μｍを超えると、シリコーンゴム本来の物性に悪影響を与える傾向が生じてしまう。

〔パリレン（Parylene）樹脂膜〕
本発明で使用されるコーティング膜の好適なものの一つとして、パリレン（Parylene）樹脂の膜が挙げられる。

パリレンは、パラキシリレン系樹脂の総称であり、以下に記載される構造式Ｉおよび構造式ＩＩで示されるような組成を好適例として挙げることができる。

上記構造式Ｉ（poly-monochloro-para-xylene）において、重合度ｎは５０００以上とされる。

上記構造式ＩＩ（poly-para-xylene）において、重合度ｎは５０００以上とされる。

パリレン樹脂をコーティングする方法としては、例えば以下のプロセスが用いられる。

まず、最初に原料ダイマー（粉末・パラキシレン２量体）を気化室に入れて、加熱する。加熱蒸発したダイマーは高温の熱分解室に導入され、この熱分解室で反応性の高いラジカルなモノマーであるパラキシレンが生成される。モノマーであるパラキシレンは、蒸着室においてシリコーンゴム表面と接して重合を開始し、高分子膜となりパリレン樹脂膜（コーティング膜）が形成される。

このようにして形成されたパリレン樹脂膜の厚さは、０．２〜１μｍとされる。この厚さが、０．２μｍ未満であると、現像ブレードの耐刷性を十分に向上させることができなくなる傾向があり、この一方で、厚さが１μｍを超えると、シリコーンゴム本来の物性に悪影響を与える傾向が生じてしまう。

以下、具体的な実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。

（実験例１）
液状シリコーンゴムを硬化させて主成分であるシリコーンゴム成形体を作製し、このシリコーンゴム成形体の表面に、厚さ０．５μｍのＦ−ＤＬＣ膜を上述した製造プロセスを用いて形成した。

このようにして作製したサンプルＩ−２（本発明）を用いて、（１）硬さ（Duro-A）：ＪＩＳ６２５３、（２）引っ張り強さ：ＪＩＳ６２５１、および（３）伸び：ＪＩＳ６２５１を、それぞれ、求めた。

また、実際に現像ブレードとして機能する形態のものを作製し、このものを電子写真画像形成装置の現像装置に組み込んで実際の稼動実験を行なった。稼動実験の結果、問題なしと判断の場合には符号「○」を、問題有りと判断の場合には、符号「×」として示した。

なお、比較サンプル（サンプルＩ−１）は、シリコーンゴム成形体のみのものであり、Ｆ−ＤＬＣ膜のコーティングがないものとした。これについても上記の特性を評価した。

結果を下記表１に示す。

表１に示される結果より、シリコーンゴム成形体の上に成膜されたＦ−ＤＬＣ膜は、現像ブレードとしての機能を果たす上では特に問題が生じないことが確認された。

次いで、上記表１におけるサンプルＩ−１（比較例）の構成で作製した試料と、サンプルＩ−２（本発明：Ｆ−ＤＬＣ膜有り）の構成で作製した試料を用いて、下記の要領で摩擦磨耗試験を実施した。

（摩擦磨耗試験）
測定装置の概略図面を図６に示した。

図６に示されるように試料ディスクを回転ステージに固定し、上部より固定された試料ボールを接触させた。この際、試料ボールおよびボール固定に使用する治具類は、ジンバルにより全体のバランスを調整することで、試料ボールにかかる垂直荷重は取り除くように設定した。試料ボールに上部に負荷ウエイトをのせ、試料ボールを介して試料に荷重ウエイト分の垂直荷重を印加させた。回転ステージの中心から試料ボールの位置を設定した距離ずらした後に、ステージを回転させることで試料上に設定した距離を半径とする円周上を試料ボールをすべらせ、この時、試料と試料ボールの間に生じる摩擦力を荷重センサで計測するようにした。

測定条件は、
・負荷荷重：５０ｇ
・設定半径：３ｍｍ
・回転速度：１５ｒｐｍ
・線速度：４．７１ｍｍ／ｓｅｃとした。

結果を図７のグラフに示した。図７に示される結果より、サンプルＩ−２（本発明：Ｆ−ＤＬＣ膜有り）は、時間の経過に対して摩擦係数がある程度低いまま維持されていることがわかる。

次いで、サンプルＩ−１（比較例）の構成で作製した試料と、サンプルＩ−２（本発明：Ｆ−ＤＬＣ膜有り）の構成で作製した試料を用いて、下記の要領で回転式磨耗試験を行なった。

（回転式磨耗試験）
測定手法の概略構成を図８に示した。

実験手順は以下のとおりとした。

（１）試料をウエイトに固定して保持させる。
（２）ウエイトは定荷重の１００ｇとする。
（３）回転盤に研磨紙＃２４００を固定する。
（４）試料を定荷重１００ｇで、研磨紙が固定された回転盤の上に乗せて回転盤を１５０ｒｐｍで３０分間回転させて試料を研磨させ、試料の研磨程度を評価する。

試験前および後の形状を表面粗さ形状測定器で測定し、前後における差を研磨量とした。試料形状は、長さ４．５ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍとした。

結果を下記表２に示す。

表２に示される結果より、サンプルＩ−２（本発明：Ｆ−ＤＬＣ膜有り）は、耐摩擦性が極めて優れていることがわかる。

（実験例２）
液状シリコーンゴムを硬化させて主成分であるシリコーンゴム成形体を作製し、このシリコーンゴム成形体の表面に、厚さ０．５μｍのパリレン樹脂（構造式Ｉのもの）を上述した製造プロセスに従って形成した。

このようにして作製したサンプルＩＩ−２（本発明）を用いて、（１）硬さ（Duro-A）：ＪＩＳ６２５３、（２）引っ張り強さ：ＪＩＳ６２５１、および（３）伸び：ＪＩＳ６２５１を、それぞれ、求めた。

なお、比較サンプル（サンプルＩ−１）は、上述のごとくシリコーンゴム成形体のみのものである。

結果を下記表３に示す。

表３に示される結果より、シリコーンゴム成形体の上に成膜されたパリレン樹脂膜は、現像ブレードとしての機能を果たす上では特に問題が生じないことが確認された。

次いで、上記表１におけるサンプルＩ−１（比較例）の構成で作製した試料と、サンプルＩＩ−２（本発明：パリレン樹脂膜有り）の構成で作製した試料を用いて、すでに実験例１で説明した要領で摩擦磨耗試験を実施した。

結果を図９のグラフに示した。図９に示される結果より、サンプルＩＩ−２（本発明：パリレン樹脂膜有り）は、時間の経過に対して摩擦係数が極めて低いまま維持されていることがわかる。

次いで、サンプルＩ−１（比較例）の構成で作製した試料と、サンプルＩＩ−２（本発明：パリレン樹脂膜有り）の構成で作製した試料を用いて、すでに実験例１で説明した要領で回転式磨耗試験を行なった。

表４に示される結果より、サンプルＩＩ−２（本発明：パリレン樹脂膜有り）は、耐摩擦性が極めて優れていることがわかる。

以上の結果より、本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明におけるブレード部材は、シリコーンゴムを主成分として構成されており、このシリコーンゴムの表面に摩擦係数を低減させるためのコーティング膜が形成されてなるように構成されているので、実用的な範囲でシリコーンゴムの柔軟さを損なうことなく摩擦係数を下げてすべり易くして、ゴムの磨耗量を減少させ、現像ブレードの耐刷性を向上させることができる。また、摩擦係数を下げてすべり易くすることにより、現像ロールと現像ブレードの接触による力を小さくすることができ、駆動モータの小型化による省エネルギー化や、装置のコンパクト化を図ることが可能となる。

電子写真画像形成装置の現像装置に用いられる現像ブレードの製造に利用可能である。

本発明の現像ブレードの一例を示す斜視図である。本発明の現像ブレードの他の一例を示す斜視図である。本発明の現像ブレードの他の一例を示す斜視図である。図３の平面図である。現像装置の構造の一例を示す図である。摩擦磨耗試験の測定装置を説明するための概略図面である。摩擦磨耗試験の結果を示すグラフである。回転式磨耗試験の測定手法を説明するための概略構成図である。摩擦磨耗試験の結果を示すグラフである。

符号の説明

７５…現像ブレード
８２…支持部材
８４…ブレード部材

Claims

支持部材の端側部にブレード部材を有する現像ブレードであって、
前記ブレード部材は、シリコーンゴムを主成分として構成されており、このシリコーンゴムの表面に摩擦係数を低減させるためのコーティング膜が形成されており、
前記コーティング膜は、パリレン（Parylene）樹脂膜であることを特徴とする現像ブレード。
前記パリレン（Parylene）樹脂膜は、モノマーであるパラキシレンをシリコーンゴム表面と接触させて重合を開始させた高分子膜である請求項１に記載の現像ブレード。
前記パリレン（Parylene）樹脂膜は、下記構造式Ｉで示され、重合度ｎが５０００以上の組成である請求項１または請求項２に記載の現像ブレード。
前記パリレン（Parylene）樹脂膜は、下記構造式ＩＩで示され、重合度ｎが５０００以上の組成である請求項１または請求項２に記載の現像ブレード。
前記パリレン（Parylene）樹脂膜は、その厚さが０．２〜１μｍである請求項１ないし請求項４に記載の現像ブレード。