JP6323755B2 - ブレード部材、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

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Description

本発明は、ブレード部材、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものである。
従来、電子写真式の画像形成装置では、感光体などの像担持体について、転写紙や中間転写体へトナー像を転写した後の表面に付着した不必要な転写残トナーはクリーニング手段たるクリーニング装置によって除去している。
このクリーニング装置のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、短冊形状のブレード部材たるクリーニングブレードを用いたものがよく知られている。このクリーニングブレードは、ポリウレタンゴムなどの弾性部材で構成されている。そして、クリーニングブレードの基端を支持部材で支持して先端稜線部を像担持体の表面に押し当て、像担持体上に残留するトナーをせき止めて掻き落とし除去する。
特許文献1には、弾性ブレードの先端稜線部にアクリル/メタクリル樹脂材料を含浸して形成した含浸層と、この含浸層が形成された弾性ブレードの先端稜線部を覆うアクリル/メタクリル樹脂材料からなる表面層とを有するクリーニングブレードが記載されている。具体的には、含浸層、表面層を形成するアクリル/メタクリル樹脂として、官能基当量分子量350以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレートを主要骨格とする材料を用いている。これにより、先端稜線部のめくれを抑制し、経時使用時の異常摩耗及び異音の発生を抑制しつつ、先端稜線部の像担持体に対する追随性を良好にでき当接圧を維持することが可能となると記載されている。
しかし、特許文献1のように先端稜線部に表面層を設けた場合、紫外線硬化樹脂のような高硬度となる膜を形成することで先端の変形を防ぐことは可能だが、硬化時の収縮が大きくなり、表面層の割れ、欠けが生じたり、弾性ブレードから剥がれたりする問題が発生するおそれがあった。
本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、表面層を設けずに、先端稜線部のめくれを抑制し、経時使用時の異常摩耗及び異音の発生を抑制しつつ、先端稜線部の像担持体に対する追随性を良好にでき当接圧を維持することが可能なブレード部材、画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、被当接部材の表面に弾性部材の先端稜線部を当接させるブレード部材において、前記弾性部材の少なくとも先端稜線部に、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含む硬化化合物を含浸して形成した含浸層を有し、かつ、先端稜線部の弾性仕事率が50%以上80%以下であることを特徴とするものである。
本発明によれば、表面層を設けずに、先端稜線部のめくれを抑制し、経時使用時の異常摩耗及び異音の発生を抑制しつつ、先端稜線部の像担持体に対する追随性を良好にでき当接圧を維持することができる。
本実施形態のクリーニングブレードの斜視図。 弾性仕事率を説明する説明図。 (a)及び(b)は、トナーの円形度の測定方法を説明するための説明図。 本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図。 本実施形態の画像形成装置の一例における作像ユニットの概略構成図。 (a)は、従来のクリーニングブレードの先端稜線部が捲れた状態を示す図。(b)は、従来のクリーニングブレードの先端面の局所的な摩耗について説明する図。(c)は、従来のクリーニングブレードの先端稜線部が欠落した状態を示す図。 (a)は、クリーニングブレードが感光体表面に当接している状態を示す拡大断面図。(b)は、クリーニングブレードの先端稜線部近傍の拡大図。 クリーニングブレードの摩耗の測定箇所を示した模式図。 横軸を弾性仕事率、縦軸をクリーニング不良発生枚数として検証実験2の結果をグラフ化した図。 横軸を弾性仕事率、縦軸を磨耗速度として検証実験2の結果をグラフ化した図。
以下、本発明を適用したクリーニングブレードの一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態のクリーニングブレードの斜視図である。
本実施形態のブレード部材たるクリーニングブレード62は、短冊形状の弾性部材622と、この弾性部材622を支持する支持部材621とを有している。弾性部材622の先端稜線部62cには硬化化合物が含浸され含浸層62dが形成されている。弾性部材622の先端稜線部62cが被当接部材表面に長手方向に沿って当接するように配置され、被当接部材上の不要な付着物を除去する。
<被当接部材>
前記被当接部材としては、その材質、形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記被当接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。前記被当接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。
前記被当接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、金属、プラスチック、セラミック、などが挙げられる。
前記被当接部材としては、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。
<不要な付着物>
前記不要な付着物としては、被当接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る。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。
<支持部材>
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、前記被当接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。
<弾性部材>
前記弾性部材622としては、その形状、材質、大きさ、構造など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。前記弾性部材622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。前記弾性部材622の大きさとしては、特に制限はなく、前記被当接部材の大きさに応じて適宜選択することができる。
前記弾性部材622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。
前記弾性部材622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。弾性部材622は、例えば、次のようにして製造される。すなわち、ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを用いてポリウレタンプレポリマーを調製する。この調製したポリウレタンプレポリマーに硬化剤、及び必要に応じて硬化触媒を加えて、所定の型内にて架橋し、炉内にて後架橋させたものを遠心成型によりシート状に成型する。その後、常温放置、熟成したものを所定の寸法にて、平板状に裁断することにより、製造される。
前記ポリオール化合物としては、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、高分子量ポリオール、低分子量ポリオール、などが挙げられる。
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。
前記低分子量ポリオールとしては、例えば、1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキノン−ビス(2−ヒドロキシエチル)エーテル、3,3'−ジクロロ−4,4'−ジアミノジフエニルメタン、4,4'−ジアミノジフエニルメタン等の二価アルコール;1,1,1−トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、1,1,1−トリス(ヒドロキシエトキシメチル)プロパン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール等の三価又はそれ以上の多価アルコール、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。
前記ポリイソシアネート化合物としては、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、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ナフチレン1,5−ジイソシアネート(NDI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ダイマー酸ジイソシアネート(DDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、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、2−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、などが挙げられる。
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。
前記弾性部材622のJIS−A硬度は、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、60度以上が好ましく、65度〜80度がより好ましい。前記JIS−A硬度が、60度未満であると、ブレード線圧が得られにくく、被当接部材との当接部面積が拡大し易いため、クリーニング不良が発生することがある。
また、弾性部材622として、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もできる。弾性部材622として、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で、耐摩耗性と追随性を両立でき、好ましい。
ここで、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。
前記弾性部材622のJIS K6255規格に準拠した反発弾性率は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すうことができるが、23℃で、40%〜60%が好ましい。前記反発弾性率が、60%を超えると、弾性部材622が振動して、弾性部材622と被当接部材との当接圧が変動し、クリーニング不良となるおそれがある。一方、前記反発弾性率が40%未満だと、被当接部材の表面の微小なうねりなどへの追随性が低下するおそれがある。
ここで、前記弾性部材622の反発弾性率は、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。
前記弾性部材622の平均厚みは、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、1.0mm〜3.0mmが好ましい。
前記弾性部材622の前記被当接部材の表面に当接する当接部としての先端稜線部62cは、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含有する紫外線硬化性組成物の硬化化合物が含浸されている。
前記「当接部が、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含有する紫外線硬化性組成物の硬化物が含浸」とは、前記先端稜線部62cの表面だけでなく内部に含まれている。また、前記弾性部材622の先端稜線部62c以外の部位にも紫外線硬化性組成物の硬化化合物が含浸されていてもよい。
<<紫外線硬化性組成物>>
前記紫外線硬化性組成物は、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
−分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物−
前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物は、分子内に嵩高い特殊な脂環構造を有しており、官能基数が少なく、かつ分子量が小さい(メタ)アクリレート化合物である。よって、弾性部材622の先端稜線部62cに含浸されやすく、前記先端稜線部62cの硬度を効率よく向上させることができる。
前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物の脂環構造の炭素数は、6〜12が好ましく、8〜10がより好ましい。前記炭素数が、6未満であると、先端稜線部62cの硬度が弱くなることがあり、12を超えると、立体障害が起きる可能性がある。
前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物の官能基数は、2〜6が好ましく、2〜4がより好ましい。前記官能基数が、2未満であると、先端稜線部62cの硬度が弱くなることがあり、6を超えると、立体障害が起きる可能性がある。
前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物の分子量は、500以下であることが好ましい。前記分子量が500を超えると、分子サイズが大きくなるため弾性部材622に含浸しにくくなり、高硬度化が困難となることがある。
前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物としては、官能基が少なくても特殊な環状構造により架橋点の不足を補うことができる点から、トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物及びアダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物から選択される少なくとも1種が好ましい。
前記トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物としては、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、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、などが挙げられる。
前記トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、商品名:A−DCP(新中村化学工業株式会社製)、などが挙げられる。
前記アダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物としては、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。例えば、1,3−アダマンタンジメタノールジアクリレート、1,3−アダマンタンジメタノールジメタクリレート、1,3,5−アダマンタントリメタノールトリアクリレート、1,3,5−アダマンタントリメタノールトリメタクリレート、などが挙げられる。
前記アダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、商品名:X−DA(出光興産株式会社製)、商品名:X−A−201(出光興産株式会社製)、商品名:ADTM(三菱ガス化学株式会社製)、などが挙げられる。
前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができが、前記紫外線硬化性組成物に対して、20質量%〜100質量%が好ましい。また、50質量%〜100質量%がより好ましい。前記含有量が、20質量%未満であると、特殊な環状構造による高硬度化が損なわれてしまうことがある。
前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(特に、トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物又はアダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物が好ましい。)が、前記弾性部材622の前記先端稜線部62cに含まれていることは、例えば、赤外顕微鏡、又は液体クロマトグラフィーにより分析することで確かめることができる。
前記紫外線硬化性組成物は、前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物以外にも、分子量が100〜1,500の(メタ)アクリレート化合物を含有することができる。
前記分子量が100〜1,500の(メタ)アクリレート化合物としては、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。例えば、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクレリート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,7−ヘプタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,8−オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,11−ウンデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,18−オクタデカンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、PO変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、PEG600ジ(メタ)アクリレート、PEG400ジ(メタ)アクリレート、PEG200ジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール・ヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート、オクチル/デシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、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。これらの中でも、官能基数が3〜6のペンタエリスリトールトリアクリレート構造を有する化合物が好ましい。
前記官能基数が3〜6のペンタエリスリトールトリアクリレート構造を有する化合物としては、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、などが挙げられる。
<その他の成分>
前記紫外線硬化性組成物に含まれる、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物以外の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することができ、例えば、光重合開始剤、重合禁止剤、希釈剤、などが挙げられる。
−光重合開始剤−
前記光重合開始剤としては、光のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、重合を開始させるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤、などが挙げられる。これらの中でも、光ラジカル重合開始剤が特に好ましい。
前記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、アシルフォスフィンオキサイド化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオキサントン化合物、チオフェニル基含有化合物など)、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、アルキルアミン化合物、などが挙げられる。
前記光ラジカル重合開始剤としては、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。例えば、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4'−ジメトキシベンゾフェノン、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、2,4−ジエチルチオキサントン、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、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。
前記光ラジカル重合開始剤としては、市販品を用いることができる。前記市販品としては、例えば、イルガキュア 651、イルガキュア 184、DAROCUR 1173、イルガキュア 2959、イルガキュア 127、イルガキュア 907、イルガキュア 369、イルガキュア 379、DAROCUR TPO、イルガキュア 819、イルガキュア 784、イルガキュア OXE 01、イルガキュア OXE 02、イルガキュア 754(以上、チバ・スペシャリティーケミカルズ社製);Speedcure TPO(Lambson社製);KAYACURE DETX−S(日本化薬株式会社製);Lucirin TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF社製);ユベクリルP36(UCB社製)、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。
前記光重合開始剤の含有量は、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、前記紫外線硬化性組成物に対して、1質量%〜20質量%が好ましい。
−重合禁止剤−
前記重合禁止剤としては、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。例えば、p−メトキシフェノール、クレゾール、t−ブチルカテコール、ジ−t−ブチルパラクレゾール、ヒドロキノンモノメチルエーテル、α−ナフトール、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−エチル−6−ブチルフェノール)、4,4'−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)等のフェノール化合物;p−ベンゾキノン、アントラキノン、ナフトキノン、フェナンスラキノン、p−キシロキノン、p−トルキノン、2,6−ジクロロキノン、2,5−ジフェニル−p−ベンゾキノン、2,5−ジアセトキシ−p−ベンゾキノン、2,5−ジカプロキシ−p−ベンゾキノン、2,5−ジアシロキシ−p−ベンゾキノン、ヒドロキノン、2,5−ジ−ブチルヒドロキノン、モノ−t−ブチルヒドロキノン、モノメチルヒドロキノン、2,5−ジ−t−アミルヒドロキノン等のキノン化合物;フェニル−β−ナフチルアミン、p−ベンジルアミノフェノール、ジ−β−ナフチルパラフェニレンジアミン、ジベンジルヒドロキシルアミン、フェニルヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン等のアミン化合物;ジニトロベンゼン、トリニトロトルエン、ピクリン酸等のニトロ化合物;キノンジオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム化合物;フェノチアジン等の硫黄化合物、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。
−希釈剤−
前記希釈剤としては、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。例えば、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、メチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン系溶媒;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル系溶媒;エタノール、プロパノール、1−ブタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール等のアルコール系溶媒、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。
前記弾性部材622の先端稜線部62cに、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含有する紫外線硬化性組成物の硬化物を含浸させて硬化させる方法としては、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。例えば、前記先端稜線部62cに、前記紫外線硬化性組成物をハケ塗り、ディップ塗工等で含浸させた後、紫外線を照射して硬化させる方法が挙げられる。前記紫外線の照射条件については、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が、積算光量が500mJ/cm〜5,000mJ/cmが好ましい。
前記先端稜線部62cに、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(特に、トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物又はアダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物が好ましい。)を含有する紫外線硬化性組成物の硬化物を含浸させることにより、前記先端稜線部62cを高硬度化することができる。被当接部材と当接する先端稜線部62cを高硬度化することにより、先端稜線部62cが、被当接部材との摩擦力により被当接部材表面移動方向に捲れたり、変形するのを抑制することができる。
また、含浸処理した先端稜線部62cの弾性仕事率が50%以上、80%以下が好ましい。弾性仕事率とは、部材に応力を掛けた際に生じる変位から、応力と変位の関係を取り弾性仕事量を算出、弾性仕事量を全仕事量(弾性仕事+塑性仕事)で除した値である。具体的には、マルテンス硬度の計測時の積算応力から、以下のようにして求めることができる。ビッカース圧子を押し込むときの積算応力をWplast、試験荷重除荷寺の積算応力をWelastとすると、弾性仕事率は、Welast/Wplast×100%の式で求めることができる(図2参照)。弾性仕事率が高いほど、弾性仕事の割合が多く、ヒステリシスロス(塑性変形)が少ない、すなわちゴム性が高いことをあらわしている。弾性仕事率が低いほど、塑性仕事の割合が多く弾性変形が少ない、すなわち、ゴムというよりガラスに近い状態となる。
弾性仕事率が50%未満だと、低温環境下で磨耗速度が著しく上昇し、低温環境下での使用で早期にクリーニング不良が発生するおそれがある。また、弾性仕事率が80%を超えると、先端稜線部62cと被当接部材との摩擦力により、先端稜線部62cが被当接部材の表面移動方向に弾性変形して、先端稜線部62cが捲れてしまうおそれがある。
本実施形態のクリーニングブレード62は、先端稜線部62cの捲れを抑制でき、使用時におけるクリーニングブレードの先端稜線部62cの摩耗が少なく、良好なクリーニング性を長期間に亘って維持することができる。これにより、各種分野に幅広く用いることができるが、以下に説明する画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジに特に好適に用いることができる。
(画像形成装置及び画像形成方法)
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てなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。なお、前記帯電手段と前記露光手段を合わせて静電潜像形成手段と称することもある。
画像形成方法は、帯電工程と、露光工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程と、クリーニング工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程を含んでなる。なお、前記帯電工程と前記露光工程を合わせて静電潜像形成工程と称することもある。
前記画像形成方法は、画像形成装置により好適に実施することができ、前記帯電工程は前記帯電手段により行うことができ、前記露光工程は前記露光手段により行うことができる。また、前記現像工程は前記現像手段により行うことができ、前記転写工程は前記転写手段により行うことができ、前記定着工程は前記定着手段により行うことができる。また、前記クリーニング工程は前記クリーニング手段により行うことができ、前記その他の工程は前記その他の手段により行うことができる。
<像担持体>
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。
<帯電工程及び帯電手段>
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、帯電手段により実施される。
前記帯電は、例えば、前記帯電手段を用いて前記像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。
前記帯電手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。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。また、ファー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、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。
<露光工程及び露光手段>
前記露光工程は、帯電された像担持体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直接像担持体上に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、これを光信号に変換して電子写真感光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、前記帯電手段により帯電された前記像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行う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る。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、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。
<現像工程及び現像手段>
前記現像工程は、前記静電潜像を、前記トナーを用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を前記トナーを用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、前記トナーを用いて現像することができる限り、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。例えば、前記トナーを収容し、前記静電潜像に該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、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよい。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トナーが帯電し、回転する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。マグネットローラは、前記像担持体近傍に配置されているため、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、電気的な吸引力によって像担持体の表面に移動する。その結果、前記静電潜像がトナーにより現像されて像担持体の表面に該トナーによる可視像が形成される。
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、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。
−トナー−
前記トナーは、トナー母体粒子と、外添剤とを含み、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記トナーは、モノクロトナー及びカラートナーのいずれであってもよい。
前記トナー母体粒子は、少なくとも結着樹脂、及び着色剤を含み、必要に応じて、離型剤、帯電制御剤等のその他の成分を含んでなる。
−−−結着樹脂−−−
前記結着樹脂としては、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。例えば、ポリスチレン樹脂、ポリビニルトルエン樹脂等のスチレン又はその置換体の単重合体、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族炭化水素、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス、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。これらの中でも、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂と比較して、トナーの保存時の安定性を確保しながら、溶融粘度を低下させることができる点でポリエステル樹脂が特に好ましい。
前記ポリエステル樹脂は、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合反応によって得ることができる。
前記アルコール成分としては、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。例えば、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール等のジオール類;1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノーA等のエーテル化ビスフェノール類;これらを炭素数3〜22の飽和又は不飽和の炭化水素基で置換した2価のアルコール単位体;その他の2価のアルコール単位体;ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエスリトール、ジペンタエスリトール、トリペンタエスリトール、ショ糖、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等の三価以上の多価アルコール単量体、などが挙げられる。
前記カルボン酸成分としては、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。例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等のモノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数3〜22の飽和又は不飽和の炭化水素基で置換した2価の有機酸単量体、これらの酸の無水物、低級アルキルエステルと、リノレイン酸からの二量体酸;1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、3,3−ジカルボキシメチルブタン酸、テトラカルボキシメチルメタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸エンボール三量体酸、これら酸の無水物等の三価以上の多価カルボン酸単量体、などが挙げられる。
−−−着色剤−−−
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができる。例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、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。
前記着色剤の前記トナーにおける含有量としては、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、1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
前記着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。前記樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィン、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。
−−−離型剤−−−
前記離型剤としては、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、ワックス類、などが挙げられる。
前記ワックス類としては、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素、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。これらの中でも、カルボニル基含有ワックスが好ましい。
前記カルボニル基含有ワックスとしては、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトン、などが挙げられる。前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、などが挙げられる。前記ポリアルカノールエステルとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート、などが挙げられる。前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミド、などが挙げられる。前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミド、などが挙げられる。前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトン、などが挙げられる。これらのカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが特に好ましい。
前記ポリオレフィンワッックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、などが挙げられる。
前記長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワッックス、サゾールワックス、などが挙げられる。
前記離型剤の前記トナーにおける含有量は、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、5質量%〜15質量%が好ましい。
−−−帯電制御剤−−−
前記帯電制御剤としては、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。例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。
前記帯電制御剤の含有量としては、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、前記トナー100質量部に対して、0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.2質量部〜5質量部がより好ましい。
−−外添剤−−
前記外添剤としては、少なくともシリカ粒子を含有す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る。また、例えば、シリカ、酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素等の無機粒子;ソープフリー乳化重合法により得られる平均粒径が0.05μm〜1μmのポリメタクリル酸メチル粒子、ポリスチレン粒子等の樹脂粒子などを含んでいてもよい。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。これらの中でも、表面が疎水化処理されているシリカが特に好ましい。
前記シリカとしては、例えば、シリコーン処理シリカが挙げられる。前記シリコーン処理シリカとは、その表面がシリコーンオイルにより表面処理(疎水化処理)されたシリカである。
前記表面処理の方法としては、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。
前記シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、などが挙げられる。 前記シリコーン処理シリカとしては、市販品を用いることができる。前記市販品としては、例えば、RY200、R2T200S、NY50、RY50(以上、日本エアロジル社製)、などが挙げられる。
−−その他の成分−−
前記トナーにおける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することができるが、例えば、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸などが挙げられる。
前記流動性向上剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止可能なものである。例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、などが挙げられる。
前記クリーニング性向上剤は、像担持体や中間転写体に残存する転写後のトナーを除去するために前記トナーに添加される。例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩;ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子、などが挙げられる。前記ポリマー微粒子としては、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好適である。
前記磁性材料としては、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、鉄粉、マグネタイト、フェライト、などが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
−−トナーの製造方法−−
前記トナーの製造方法としては、特に制限はなく、従来公知のトナーの製造方法の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、混練・粉砕法、重合法、溶解懸濁法、噴霧造粒法、などが挙げられる。これらの中でも、画質向上のために、高円形化、小粒径化がし易い懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等の重合法が好ましい。
−−−混練・粉砕法−−−
前記混練・粉砕法は、例えば、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有するトナー材料を溶融混練し、得られた混練物を粉砕し、分級することにより、前記トナーの母体粒子を製造する方法である。
前記溶融混練では、前記トナー材料を混合し、該混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。前記溶融混練機としては、例えば、一軸又は二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。例えば、神戸製鋼所製KTK型二軸押出機、東芝機械株式会社製TEM型押出機、ケイシーケイ社製二軸押出機、池貝鉄工所製PCM型二軸押出機、ブス社製コニーダー等が好適に用いられる。この溶融混練は、結着樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。具体的には、溶融混練温度は、結着樹脂の軟化点を参考にして行われ、該軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
前記粉砕では、前記溶融混練で得られた混練物を粉砕する。この粉砕においては、まず、混練物を粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましい。この際、ジェット気流中で衝突板に衝突させて粉砕したり、ジェット気流中で粒子同士を衝突させて粉砕したり、機械的に回転するローターとステーターの狭いギャップで粉砕する方式が好ましく用いられる。
前記分級は、前記粉砕で得られた粉砕物を分級して所定粒径の粒子に調整する。前記分級は、例えば、サイクロン、デカンター、遠心分離器等により、微粒子部分を取り除くことにより行うことができる。
前記粉砕及び分級が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中に分級し、所定の粒径のトナー母体粒子を製造することができる。
次いで、外添剤のトナー母体粒子への外添が行われる。トナー母体粒子と外添剤とをミキサーを用い、混合及び攪拌することにより外添剤が解砕されながらトナー母体粒子表面に被覆される。この時、シリカ粒子等の外添剤を均一かつ強固にトナー母体粒子に付着させることが耐久性の点で重要である。
−−−重合法−−−
前記重合法によるトナーの製造方法としては、例えば、有機溶媒中に少なくともウレア又はウレタン結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と着色剤を含むトナー材料を溶解乃至分散させる。そして、この溶解乃至分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去し、洗浄して得られる。
前記ウレア又はウレタン結合し得る変性されたポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させて得られる、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーなどが挙げられる。そして、このポリエステルプレポリマーとアミン類等との反応により分子鎖が架橋及び/又は伸長されて得られる変性ポリエステル樹脂は、低温定着性を維持しながらホットオフセット性を向上させることができる。
前記多価イソシアネート化合物(PIC)としては、例えば、脂肪族多価イソシアネート(例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート等);脂環式ポリイソシアネート(例えば、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等);芳香族ジイソシアネート(例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等);芳香脂肪族ジイソシアネート(例えば、α,α,α',α'−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたもの、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。
前記多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、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、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、5/1〜1/1が好ましく、4/1〜1.2/1がより好ましく、2.5/1〜1.5/1が更に好ましい。
前記イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、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、1個以上が好ましく、平均1.5個〜3個がより好ましく、平均1.8個〜2.5個が更に好ましい。
前記ポリエステルプレポリマーと反応させるアミン類(B)としては、例えば、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)、などが挙げられる。
前記2価アミン化合物(B1)としては、例えば、芳香族ジアミン(例えば、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン等);脂環式ジアミン(例えば、4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミン等);脂肪族ジアミン(例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等)、などが挙げられる。
前記3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、などが挙げられる。
前記アミノアルコール(B3)としては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン、などが挙げられる。
前記アミノメルカプタン(B4)としては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン、などが挙げられる。
前記アミノ酸(B5)としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸、などが挙げられる。
前記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、例えば、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)の中でも、B1及びB1と少量のB2の混合物が特に好ましい。
前記アミン類(B)の比率は、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。例えば、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、1/2〜2/1が好ましい。また、1.5/1〜1/1.5がより好ましく、1.2/1〜1/1.2が更に好ましい。
上記のような重合法によるトナーの製造方法によれば、小粒径かつ球形状トナーを環境負荷少なく、低コストで作製することができる。
前記分散のための分散機としては、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、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機、などが挙げられる。
これらの中でも、分散体(油滴)の粒径を2μm〜20μmに制御することができる点で、高速せん断式分散機が好ましい。
前記高速せん断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度等の条件は、目的に応じて適宜選択することができる。
前記回転数としては、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、1,000rpm〜30,000rpmが好ましく、5,000rpm〜20,000rpmがより好ましい。
前記分散時間としては、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、バッチ方式の場合、0.1分間〜5分間が好ましい。
前記分散温度としては、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、加圧下において、0℃〜150℃が好ましく、40℃〜98℃がより好ましい。なお、一般に、前記分散温度が高温である方が分散は容易である。
前記トナー材料を水系媒体中に分散させる際の、水系媒体の使用量としては、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。例えば、前記トナー材料100質量部に対して、50質量部〜2,000質量部が好ましく、100質量部〜1,000質量部がより好ましい。
前記分散液から有機溶媒を除去する方法としては、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。例えば、反応系全体を徐々に昇温させて、油滴中の有機溶媒を蒸発させる方法、分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の有機溶媒を除去する方法などが挙げられる。
前記有機溶媒が除去されると、トナー母体粒子が形成される。トナー母体粒子に対しては、洗浄、乾燥等を行うことができ、更に分級等を行うことができる。前記分級は、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離などにより、微粒子部分を取り除くことにより行ってもよいし、乾燥後に分級操作を行ってもよい。
前記得られたトナー母体粒子は、前記外添剤、必要に応じて前記帯電制御剤等の粒子と混合してもよい。このとき、機械的衝撃力を印加することにより、トナー母体粒子の表面から前記外添剤等の粒子が脱離するのを抑制することができる。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては、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。例えば、高速で回転する羽根を用いて混合物に衝撃力を印加する方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させて粒子同士又は粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などが挙げられる。
前記方法に用いる装置としては、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。例えば、オングミル(ホソカワミクロン株式会社製)、I式ミル(日本ニューマチック株式会社製)を改造して粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所製)、クリプトロンシステム(川崎重工業株式会社製)、自動乳鉢などが挙げられる。
前記トナーの平均円形度は、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、0.97以上が好ましく、0.97〜0.98がより好ましい。前記平均円形度が、0.97未満であると、満足できる転写性やチリのない高画質画像が得られないことがある。
前記トナーの平均円形度は、例えば、シスメックス株式会社製フロー式粒子像分析装置FPIA−1000を用いて測定することができる。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150[ml]中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜0.5[ml]加え、更に測定試料(トナー)を0.1〜0.5[g]程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理し、分散液濃度が3000〜1[万個/μl]となるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。そして、この測定結果に基づき、図3(a)に示す実際のトナー投影形状の外周長をC1、その投影面積をSとし、この投影面積Sと同じ図3(b)に示す真円の外周長をC2としたときのC2/C1を求め、その平均値を円形度とした。
前記トナーの体積平均粒径としては、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、5.5μm以下が好ましい。
前記体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)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、1.00〜1.40が好ましい。前記比(Dv/Dn)が、1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
前記トナーの体積平均粒径及び粒度分布は、例えば、コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザーII(いずれも、コールター社製)などにより測定することができる。具体的には、上記測定装置によって測定したトナーの個数分布や体積分布のデータを、インターフェイス(日科機社製)を介してパーソナルコンピューターに送って解析するのである。より詳しくは、1級塩化ナトリウムを用いた1%NaCl水溶液を電解液として用意する。そして、この電解水溶液100〜150[ml]中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5[ml]加える。更に、これに被検試料としてのトナーを2〜20[mg]加え、超音波分散器で約1〜3[分間]分散処理する。そして、別のビーカーに電解水溶液100〜200[ml]を入れ、その中に分散処理後の溶液を所定濃度になるように加えて、上記コールターマルチサイザー2e型にかける。アパーチャーとしては、100[μm]のものを用い、50,000個のトナー粒子の粒径を測定する。チャンネルとしては、2.00〜2.52[μm]未満;2.52〜3.17[μm]未満;3.17〜4.00[μm]未満;4.00〜5.04[μm]未満;5.04〜6.35[μm]未満;6.35〜8.00[μm]未満;8.00〜10.08[μm]未満;10.08〜12.70[μm]未満;12.70〜16.00[μm]未満;16.00〜20.20[μm]未満;20.20〜25.40[μm]未満;25.40〜32.00[μm]未満;32.00〜40.30[μm]未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00[μm]以上32.0[μm]以下のトナー粒子を対象とする。そして、「体積平均粒径=ΣXfV/ΣfV」という関係式に基づいて、体積平均粒径を算出する。但し、「X」は各チャンネルにおける代表径、「V」は各チャンネルの代表径における相当体積、「f」は各チャンネルにおける粒子個数である。
前記トナーは、磁性キャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。この場合、二成分現像剤中のキャリアとトナーの質量比は、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、前記キャリア100質量部に対して、トナー1質量部〜10質量部が好ましい。
前記磁性キャリアとしては、粒子径20μm〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなどが挙げられる。
前記被覆樹脂としては、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。例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂;ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂、などが挙げられる。
更に必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。前記導電粉としては、例えば、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛などが挙げられる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。前記平均粒子径が、1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
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。
<転写工程及び転写手段>
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、中間転写体上に可視像を一次転写した後、可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましい。前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写手段を用いて前記像担持体を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト、などが挙げられる。
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記像担持体上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ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。前記転写手段は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。前記転写器としては、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。
なお、前記記録媒体としては、代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、OHP用のPETベース等も用いることができる。
<定着工程及び定着手段>
前記定着工程は、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程であり、定着手段を用いて、定着させることができる。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。定着手段としては、特に限定されず、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。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等が挙げられる。このとき、加熱温度は、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、定着手段と共に、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
<クリーニング工程及びクリーニング手段>
前記クリーニング工程は、前記像担持体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。
前記クリーニング手段としては、前記クリーニングブレードが用いられる。
前記クリーニングブレードは、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、前記像担持体表面に対して、10N/m〜100N/m、より好ましくは、10N/m〜50N/mの押圧力で当接することが好ましい。前記押圧力が、10N/m未満であると、クリーニングブレードと像担持体表面との当接箇所をトナーがすり抜けやすくなり、クリーニング不良が発生し易くなる。一方、100N/mを超えると、当接箇所の摩擦力の増加によりクリーニングブレードの先端稜線部62cが捲れ上がることがある。
前記押圧力は、例えば、共和電業社製 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。
前記のクリーニングブレードが前記像担持体表面に当接する部位における接線とクリーニングブレードの端面とのなす角度は、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、65°以上85°以下であることが好ましい。
前記なす角度θが、65°未満であると、クリーニングブレードの捲れ上りが発生することがあり、85°を超えると、クリーニング不良が発生することがある。
<その他の工程及びその他の手段>
前記画像形成装置における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。
前記画像形成方法における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。
−除電工程及び除電手段−
前記除電工程は、前記像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
−リサイクル工程及びリサイクル手段−
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、リサイクル手段により好適に行うことができる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
−制御工程及び制御手段−
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
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、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
以下、画像形成装置の一例について図面を参照して説明する。
図4は、プリンタ500を示す概略構成図である。プリンタ500は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す)用の四つの作像ユニット1Y,C,M,K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。
四つの作像ユニット1の上方には、中間転写体としての中間転写ベルト14を備える転写手段としての転写ユニット60が配置されている。詳細は後述する各作像ユニット1Y,C,M,Kが備える像担持体たる感光体3Y,C,M,Kの表面上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト14の表面上に重ね合わせて転写される構成である。
また、四つの作像ユニット1の下方に露光手段たる光書込ユニット40が配設されている。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,C,M,Kの感光体3Y,C,M,Kに照射する。これにより、感光体3Y,C,M,K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によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体3Y,C,M,Kに照射するものである。かかる構成のものに代えて、LDE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。
光書込ユニット40の下方には、第一給紙カセット151、第二給紙カセット152が鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット内には、それぞれ、記録媒体である転写紙Pが複数枚重ねられた紙束の状態で収容されており、一番上の転写紙Pには、第一給紙ローラ151a、第二給紙ローラ152aがそれぞれ当接している。第一給紙ローラ151aが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第一給紙カセット151内の一番上の転写紙Pが、カセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路153に向けて排出される。また、第二給紙ローラ152aが図示しない駆動手段によって図4中反時計回りに回転駆動せしめられると、第二給紙カセット152内の一番上の転写紙Pが、給紙路153に向けて排出される。
給紙路153内には、複数の搬送ローラ対154が配設されている。給紙路153に送り込まれた転写紙Pは、これら搬送ローラ対154のローラ間に挟み込まれながら、給紙路153内を図4中下側から上側に向けて搬送される。
給紙路153の搬送方向下流側端部には、レジストローラ対55が配設されている。レジストローラ対55は、転写紙Pを搬送ローラ対154から送られてくる転写紙Pをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、転写紙Pを適切なタイミングで後述の二次転写ニップに向けて送り出す。
図5は、四つの作像ユニット1のうちの一つの概略構成を示す構成図である。
図5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良い。
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、クリーニング手段たるクリーニング装置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。
帯電ローラ4は、感光体3に所定の距離を持って非接触で配置され、感光体3を所定の極性、所定の電位に帯電するものである。帯電ローラ4によって一様帯電された感光体3の表面は、潜像形成手段である光書込ユニット40から画像情報に基づいてレーザ光Lが照射され静電潜像が形成される。
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・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。
クリーニング装置6は、ファーブラシ101、クリーニングブレード62などを有している。クリーニングブレード62は、感光体3の表面移動方向に対してカウンタ方向で感光体3に当接している。なお、クリーニングブレード62の詳細については後述する。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。感光体3上に塗布された潤滑剤は、ブレード部材たる均しブレード103cにより均される。
本実施形態の帯電装置は、帯電ローラ4を感光体3に近接させた非接触の近接配置方式であるが、帯電装置としては、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器(ソリッド・ステート・チャージャー)を始めとする公知の構成を用いることができる。これらの帯電方式のうち、特に接触帯電方式、あるいは非接触の近接配置方式がより望ましく、帯電効率が高くオゾン発生量が少ない、装置の小型化が可能である等のメリットを有する。
光書込ユニット40のレーザ光Lの光源や除電ランプ等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を用いることができる。
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600〜800[nm]の長波長光を有するため、良好に使用される。
転写手段たる転写ユニット60は、中間転写ベルト14の他、ベルトクリーニングユニット162、第一ブラケット63、第二ブラケット64などを備えている。また、四つの一次転写ローラ7Y,C,M,K、二次転写バックアップローラ66、駆動ローラ67、補助ローラ68、テンションローラ69なども備えている。中間転写ベルト14は、これら8つのローラ部材に張架されながら、駆動ローラ67の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。四つの一次転写ローラ7Y,C,M,Kは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト14を感光体3Y,C,M,Kとの間に挟み込んでそれぞれ一次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト14の裏面(ループ内周面)にトナーとは逆極性(例えばプラス)の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト14は、その無端移動に伴ってY,C,M,K用の一次転写ニップを順次通過していく過程で、そのおもて面に感光体3Y,C,M,K上のY,C,M,Kトナー像が重ね合わせて一次転写される。これにより、中間転写ベルト14上に四色重ね合わせトナー像(以下、四色トナー像という)が形成される。
二次転写バックアップローラ66は、中間転写ベルト14のループ外側に配設された二次転写ローラ70との間に中間転写ベルト14を挟み込んで二次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対55は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Pを、中間転写ベルト14上の四色トナー像に同期させ得るタイミングで、二次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト14上の四色トナー像は、二次転写バイアスが印加される二次転写ローラ70と二次転写バックアップローラ66との間に形成される二次転写電界や、ニップ圧の影響により、二次転写ニップ内で転写紙Pに一括二次転写される。そして、転写紙Pの白色と相まって、フルカラートナー像となる。
二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト14には、転写紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット162によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット162は、ベルトクリーニングブレード162aを中間転写ベルト14のおもて面に当接させており、これによって中間転写ベルト14上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。
転写ユニット60の第一ブラケット63は、図示しないソレノイドの駆動のオンオフに伴って、補助ローラ68の回転軸線を中心にして所定の回転角度で揺動するようになっている。プリンタ500は、モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイドの駆動によって第一ブラケット63を図中反時計回りに少しだけ回転させる。この回転により、補助ローラ68の回転軸線を中心にしてY,C,M用の一次転写ローラ7Y,C,Mを図中反時計回りに公転させることで、中間転写ベルト14をY,C,M用の感光体3Y,C,Mから離間させる。そして、四つの作像ユニット1Y,C,M,Kのうち、K用の作像ユニット1Kだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。これにより、モノクロ画像形成時にY,C,M用の作像ユニット1を無駄に駆動させることによる作像ユニット1を構成する各部材の消耗を回避することができる。
二次転写ニップの図中上方には、定着ユニット80が配設されている。この定着ユニット80は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ81と、定着ベルトユニット82とを備えている。定着ベルトユニット82は、定着部材たる定着ベルト84、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ83、テンションローラ85、駆動ローラ86、図示しない温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト84を加熱ローラ83、テンションローラ85及び駆動ローラ86によって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト84は加熱ローラ83によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト84の加熱ローラ83への掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ81がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ81と定着ベルト84とが当接する定着ニップが形成されている。
定着ベルト84のループ外側には、図示しない温度センサが定着ベルト84のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト84の表面温度を検知する。この検知結果は、図示しない定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ83に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ81に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。
上述した二次転写ニップを通過した転写紙Pは、中間転写ベルト14から分離した後、定着ユニット80内に送られる。そして、定着ユニット80内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト84によって加熱され、押圧されることによりフルカラートナー像が転写紙Pに定着される。
このようにして定着処理が施された転写紙Pは、排紙ローラ対87のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ500本体の筺体の上面には、スタック部88が形成されており、排紙ローラ対87によって機外に排出された転写紙Pは、このスタック部88に順次スタックされる。
転写ユニット60の上方には、Y,C,M,Kトナーを収容する四つのトナーカートリッジ100Y,C,M,Kが配設されている。トナーカートリッジ100Y,C,M,K内のY,C,M,Kトナーは、作像ユニット1Y,C,M,Kの現像装置5Y,C,M,Kに適宜供給される。これらトナーカートリッジ100Y,C,M,Kは、作像ユニット1Y,C,M,Kとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
次に、プリンタ500における画像形成動作を説明する。
図示しない操作部などからプリント実行の信号を受信したら、帯電ローラ4及び現像ローラ51にそれぞれ所定の電圧また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また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が図中矢印方向に回転駆動される。
感光体3が図中矢印方向に回転すると、まず感光体3表面が、帯電ローラ4によって所定の電位に一様帯電される。そして、光書込ユニット40から画像情報に対応したレーザ光Lが感光体3上に照射され、感光体3表面上のレーザ光Lが照射された部分が除電され静電潜像が形成される。
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,C,M,Kの各感光体3Y,C,M,Kの表面上に各色のトナー像が形成される。
このように、プリンタ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。
各感光体3Y,C,M,Kの表面上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト14の表面上で重なるように、順次一次転写される。これにより、中間転写ベルト14上に四色トナー像が形成される。
中間転写ベルト14上に形成された四色トナー像は、第一給紙カセット151または第二給紙カセット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転写紙Pに転写される。このとき、転写紙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転写紙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転写紙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転写紙P上に定着されて、トナー像が定着された転写紙Pはプリンタ500装置外に排出され、スタック部88にスタックされる。
一方、二次転写ニップで転写紙Pにトナー像を転写した中間転写ベルト14の表面は、ベルトクリーニングユニット162によって表面上の転写残トナーが除去される。
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。
プリンタ500の作像ユニット1は、図4に示すように感光体3と、プロセス手段として帯電ローラ4、現像装置5、クリーニング装置6、潤滑剤塗布装置10などとが枠体2に収められている。そして、作像ユニット1は、プロセスカートリッジとしてプリンタ500本体から一体的に着脱可能となっている。また、感光体3、帯電ローラ4、現像装置5、クリーニング装置6、潤滑剤塗布装置10のような単位で新しいものと交換するように構成してもよい。
プリンタ500に用いるトナーとしては、画質向上のために、高円形化、小粒径化がし易い懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法により製造された重合トナーを用いるのが好ましい。特に、円形度が0.97以上、体積平均粒径5.5[μm]以下の重合トナーを用いるのが好ましい。平均円形度が0.97以上、体積平均粒径5.5[μm]のものを用いることにより、より高解像度の画像を形成することができる。
このような重合トナーにおいては、従来の粉砕トナーを感光体3表面から除去するときと同じようにしてクリーニングブレード62で除去しようとしても、その重合トナーを感光体3表面から十分に除去しきれず、クリーニング不良が発生する。これは、小粒径で且つ球形度に優れた重合トナーが、ブレードと像担持体との間に形成される僅かな隙間をすり抜けるからである。
かかるすり抜けを抑えるには、感光体3とクリーニングブレードとの当接圧力を高めてクリーニング能力を高める必要がある。しかし、クリーニングブレードの当接圧を高めると、図6(a)に示すように、感光体3とクリーニングブレード62との摩擦力が高まる。その結果、クリーニングブレード62が感光体3の移動方向に引っ張られて、クリーニングブレード62の先端稜線部62cがめくれてしまう。このめくれたクリーニングブレード62が、そのめくれに抗して原形状態に復元する際に異音が発生することがある。
さらに、クリーニングブレード62の先端稜線部62cがめくれた状態でクリーニングをし続けると、図6(b)に示すように、クリーニングブレード62のブレード先端面62aの先端稜線部62cから数[μm]離れた箇所に局所的な摩耗が生じてしまう。このような状態で、さらにクリーニングを続けると、この局所的な摩耗が大きくなり、最終的には、図6(c)に示すように、先端稜線部62cが欠落してしまう。先端稜線部62cが欠落してしまうと、トナーを正常にクリーニングできなくなり、クリーニング不良を生じてしまう。
図7(a)及び図7(b)は、クリーニングブレード62の拡大断面図である。図7(a)は、クリーニングブレード62が感光体3の表面に当接している状態の説明図であり、図7(b)は、クリーニングブレード62の先端稜線部62c近傍の拡大説明図である。
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6のケースに片持ち支持されている。
図7(a)に示すように、クリーニングブレード62は、前記弾性部材622の自由端側の一端である先端稜線部62cが感光体3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としては、感光体3の偏心や感光体3の表面の微小なうねりなどに追随できるように、高い反発弾性体率を有するものが好ましく、ポリウレタンゴムなどが好適である。前記弾性部材622のJIS−A硬度は60度以上が好ましい。
前記弾性部材622の先端稜線部62cは、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(特に、トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物又はアダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物が好ましい。)を含有する紫外線硬化性組成物の硬化物を含浸させている。
分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含有する紫外線硬化性組成物を先端稜線部62cに含浸させる。その後、紫外線を照射することで、図7(b)に示す含浸部分62dが形成され、先端稜線部62cの硬度が上昇し、耐久性の向上が図れる。これにより、弾性部材622が感光体3表面移動方向に変形するのを抑制することができる。
また、弾性部材622の23℃における反発弾性率は、40%以上、60%以下が好ましく、先端稜線部62cの弾性仕事率が、50%以上、80%以下が好ましい。
また、含浸処理した先端稜線部を、高硬度の表面層で覆って、さらに耐摩耗性を高めるようにしたクリーニングブレードも存在するが、この場合、表面層に割れや剥がれが生じるおそれがある。一方、本実施形態のクリーニングブレード62は、表面層を設けないので、表面層の割れや剥がれが生じる懸念がない。
(プロセスカートリッジ)
プロセスカートリッジは、像担持体たる感光体3と、前記感光体3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、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、感光体3と、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。
以下に、本出願人が行った検証実験について説明する。
[検証実験1]
弾性部材622の材質、含浸処理方法、含浸処理剤をそれぞれ異ならせて耐久試験を行った。
弾性部材622としては、下記のJIS-A硬度、反発弾性率が互いに異なる2つの弾性部材622を用いた。
−弾性部材No.1の作製−
特開2011−141449号公報の実施例1に記載のクリーニングブレードの作製方法を参照して、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.1とした。
得られた弾性部材No.1のJIS−A硬度は68度、反発弾性率は30%であった。
−弾性部材No.2の作製−
特開2011−141449号公報の実施例2に記載のクリーニングブレードの作製方法を参照して、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの大きさの平板状の2層構造のクリーニングブレード2を作製した。
得られた2層構造のクリーニングブレード2の当接面側のJIS−A硬度は80度、反当接面側のJIS−A硬度は75度、反発弾性率は25%であった。
弾性部材のJIS−A硬度は、高分子計器株式会社製マイクロゴム硬度計MD−1を用い、JIS K6253に準じて測定した。なお、2層構造の弾性部材No.2については、各面側から測定を行った。
クリーニングブレードのJIS−A硬度は、高分子計器株式会社製マイクロゴム硬度計MD−1を用い、JIS K6253に準じて測定した。なお、2層構造のクリーニングブレードについては、各面側から測定を行った。
弾性部材の反発弾性率は、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、JIS K6255に準じて測定した。測定試料は、厚みが4mm以上となるように厚み約2mmのシートを重ね合わせたものとした。
次に、弾性部材の先端稜線部62cに含浸させる紫外線硬化性組成物について説明する。
−紫外線硬化性組成物1の調製−
下記の組成から、常法により紫外線硬化性組成物1を調製した。
・下記構造式で表されるトリシクロデカンジメタノールジアクリレート(新中村化学工業株式会社製、商品名:A−DCP、官能基数2、分子量304)・・・50質量部
Figure 0006323755
・重合開始剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製、イルガキュア184)・・・5質量部
・溶媒(シクロヘキサノン)・・・55質量部
−紫外線硬化性組成物2の調製−
下記の組成から、常法により紫外線硬化性組成物2を調製した。
・下記構造式で表されるアダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物1(出光興産株式会社製、X−DA、官能基数2、分子量276〜304、1,3−アダマンタンジオールとアクリル酸との反応生成物)・・・50質量部
Figure 0006323755
ただし、式中、Rは水素原子、又はメチル基を表す。
・重合開始剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製、イルガキュア184)・・・5質量部
・溶媒(シクロヘキサノン)・・・55質量部
−紫外線硬化性組成物3の調製−
下記の組成から、常法により紫外線硬化性組成物3を調製した。
・下記構造式で表されるアダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物2(1,3−アダマンタンジメタノールジアクリレート、出光興産株式会社製、X−A−201、官能基数2、分子量304)・・・50質量部
Figure 0006323755
・重合開始剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製、イルガキュア184)・・・5質量部
・溶媒(シクロヘキサノン)・・・55質量部
−紫外線硬化性組成物4の調製−
下記の組成から、常法により紫外線硬化性組成物4を調製した。
・下記構造式で表されるアダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物3(三菱ガス化学株式会社製、ダイヤピュレストADTM、官能基数3、分子量388)・・・50質量部
Figure 0006323755
・重合開始剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製、イルガキュア184)・・・5質量部
・溶媒(シクロヘキサノン)・・・55質量部
−紫外線硬化性組成物5の調製−
下記の組成から、常法により紫外線硬化性組成物5を調製した。
・上記構造式で表されるトリシクロデカンジメタノールジアクリレート(新中村化学工業株式会社製、A−DCP、官能基数2、分子量304)・・・25質量部
・下記構造式で表されるペンタエリスリトールトリアクリレート(ダイセルサイテック
社製、PETIA、官能基数3、分子量298)・・・25質量部
Figure 0006323755
・重合開始剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製、イルガキュア184)・・・5質量部
・溶媒(シクロヘキサノン)・・・55質量部
−紫外線硬化性組成物6の調製−
下記の組成から、常法により紫外線硬化性組成物6を調製した。
・上記構造式で表されるアダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物2(1,3−アダマンタンジメタノールジアクリレート、出光興産株式会社製、X−A−201、官能基数2、分子量304)・・・25質量部
・上記構造式で表されるペンタエリスリトールトリアクリレート(ダイセルサイテック社製、PETIA、官能基数3、分子量298)・・・25質量部
・重合開始剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製、イルガキュア184)・・・5質量部
・溶媒(シクロヘキサノン)・・・55質量部
−紫外線硬化性組成物7の調製−
下記の組成から、常法により紫外線硬化性組成物7を調製した。
・上記構造式で表されるペンタエリスリトールトリアクリレート(ダイセルサイテック社製、PETIA、官能基数3、分子量298)・・・50質量部
・重合開始剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製、イルガキュア184)・・・5質量部
・溶媒(シクロヘキサノン)・・・55質量部
−紫外線硬化性組成物8の調製−
下記の組成から、常法により紫外線硬化性組成物8を調製した。
・下記構造式で表されるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(ダイセルサイテック社製、DPHA、官能基数6、分子量578)・・・59質量部
Figure 0006323755
・重合開始剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製、イルガキュア184)・・・5質量部
・溶媒(シクロヘキサノン)・・・55質量部
次に、検証実験1に用いたトナーについて説明する。
<トナーの製造例>
重合法により、平均円形度が0.98、体積平均粒径が4.9μmのトナー母体粒子を作製した。得られたトナー母体粒子100質量部に対し、小粒径のシリカ微粒子(クラリアント株式会社製、H2000)1.5質量部、小粒径の酸化チタン微粒子(テイカ株式会社製、MT−150AI)0.5質量部、及び大粒径のシリカ微粒子(電気化学工業株式会社製、UFP−30H)をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、トナーを作製した。
(参考実施例1)
<クリーニングブレード1の作製>
前記紫外線硬化性組成物1の固形分濃度が50質量%となるように希釈剤(シクロヘキサノン)で希釈した液中に、前記弾性部材No1のと先端稜線部から2mmの部分を2時間浸漬した後、3分間風乾した。風乾後、紫外線照射装置(ウシオ電機株式会社製、UVC−2534/1MNLC3)を用いて紫外線照射(140W/cm×5m/min×5パス)を行った。次いで、熱乾燥機を用いて機内温度100℃で15分間乾燥を行った。
次に、表面硬化処理後のクリーニングブレード1を支持部材としての板金ホルダーに接着剤により固定し、クリーニングブレード1を作製した。
(参考実施例2〜6及び参考比較例1〜3)
−クリーニングブレード2〜6及び9〜11の作製−
先端稜線部を含浸する紫外線硬化性組成物に代えた以外は、参考実施例1と同様にして、実施例2〜6及び参考比較例1〜3のクリーニングブレード2〜6及び9〜11を作製した。
(参考実施例7〜8)
−クリーニングブレード7〜8の作製−
参考実施例1において、弾性部材と紫外線硬化性組成物に代えた以外は、参考実施例1と同様にして、参考実施例7〜8のクリーニングブレード7〜8を作製した。なお、2層構造のクリーニングブレードは、上記したように物性の異なる2種のゴムを張り合わせたものであり、像担持体との接触部(当接部、先端稜線部)は高硬度側のゴムとなる。
参考実施例1〜8、参考比較例1〜3の弾性部材について下記表1に示す。また、参考実施例1〜8、参考比較例1〜3の紫外線硬化性組成物について表2に示す。
Figure 0006323755
Figure 0006323755
次に、前記作製したクリーニングブレード1〜11を、カラー複合機(imagio MP C5001、株式会社リコー製)に、所定の先端食い込み量(線圧)と取り付け角度にて取り付けた。なお、線圧と取り付け角度は、クリーニングブレードのサンプル種によって異なる。
前記カラー複合機(imagio MP C5001、株式会社リコー製)に、前記トナーを搭載して、21℃で65%RHの環境下、画像面積率5%のチャート(A4サイズ横)を3プリント/ジョブで、10,000枚の出力を行った。その後、以下のようにして、当接部の捲れ量、クリーニング性、及び先端稜線部の摩耗量を評価した。結果を下記表3に示す。
<当接部の捲れ量>
前記クリーニングブレードを感光体表面層に用いられる材料を塗布したガラス板上に、上記所定の端食い込み量(線圧)と取り付け角度で摺擦させたときの、クリーニングブレードの当接状態をガラス板裏から観察する。そして、クリーニングブレードの先端稜線部の捲れた長さをCCDカメラ(Nikon CM−5、ニコン社製)で出力した画像を用いて測定した。
<クリーニング性>
前記10,000枚の出力を行った後、縦帯パターン(紙進行方向に対して)43mm幅、3本チャートの評価時画像(A4サイズ横)を20枚出力した後の出力画像を目視観察し、以下の基準でクリーニング性を評価した。なお、異常画像とは、印刷画像にスジ又は帯状に現れる画像や白ポチ画像を意味する。
〔評価基準〕
○:異常画像なし
×:異常画像あり
<当接部の摩耗量>
前記10,000枚の出力を行った後、クリーニングブレードの当接部の摩耗量を、図8に示すようにクリーニングブレードの先端面側から見た摩耗幅を、キーエンス社製レーザマイクロスコープVK−9510により測定した。
Figure 0006323755
表3の結果から、クリーニングブレードの先端稜線部が、分子内に炭素数が6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含有する紫外線硬化性組成物を含浸して硬化処理した参考実施例1〜8は、先端稜線部の捲れ量が0mmであった。また、クリーニング性が良好で、磨耗量も10μm以下に抑えることができた。
次に、本出願人は上記参考実施例1〜8、参考比較例1〜3について、低温環境下で上述と同様の耐久試験を行った。その結果を、表4に示す。
Figure 0006323755
なお、表4に示す弾性仕事率は、フィシャー・インストルメンツ社製、微小硬度計 HM−2000を用いて、ビッカース圧子を押し込むときの積算応力Wplastと、試験荷重除荷寺の積算応力をWelastとを計測し、Welast/Wplast×100%の式から求めた。
表4に示すように、常温環境下ではクリーニング機能が得られていた参考実施例1〜8が、低温環境下では、通紙枚数1万枚に達する前にクリーニング不良が起き、異常画像が発生してしまった。
[検証実験2]
次に、本出願人は、低温環境でのクリーニング性能と弾性仕事率の関係を確認する検証実験2を行った。検証実験2は、反発弾性率の異なる弾性部材に対して含浸処理を行い、高硬度化された先端稜線部の弾性仕事率40〜90%のクリーニングブレードを作製した。
−弾性部材No.3の作製−
検証実験1と同様にして、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.3を作製した。弾性部材No.3の23℃における反発弾性率は40%であった。
−弾性部材No.4の作製−
検証実験1と同様にして、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.4を作製した。弾性部材No.4の23℃における反発弾性率は42%であった。
−弾性部材No.5の作製−
検証実験1と同様にして、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.5を作製した。弾性部材No.5の23℃における反発弾性率は45%であった。
−弾性部材No.6の作製−
検証実験1と同様にして、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.6を作製した。弾性部材No.6の23℃における反発弾性率は50%であった。
−弾性部材No.7の作製−
検証実験1と同様にして、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.7を作製した。弾性部材No.5の23℃における反発弾性率は53%であった。
−弾性部材No.8の作製−
検証実験1と同様にして、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.8を作製した。弾性部材No.8の23℃における反発弾性率は58%であった。
−弾性部材No.9の作製−
検証実験1と同様にして、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.9を作製した。弾性部材No.9の23℃における反発弾性率は60%であった。
−弾性部材No.10の作製−
検証実験1と同様にして、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.10を作製した。弾性部材No.10の23℃における反発弾性率は35%であった。
−弾性部材No.11の作製−
検証実験1と同様にして、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.11を作製した。弾性部材No.11の23℃における反発弾性率は30%であった。
−弾性部材No.12の作製−
検証実験1と同様にして、平均厚み1.8mm、11.5mm×32.6mmの平板状の弾性部材No.12を作製した。弾性部材No.12の23℃における反発弾性率は90%であった。
(実施例1)
アダマンタン構造を有するメタアクリレート化合物を含む紫外線硬化組成物の固形分濃度が50質量%となるように希釈剤(シクロヘキサノン)で希釈した液中に、前記弾性部材No6の先端稜線部から2mmの部分を2時間浸漬した後、3分間風乾した。風乾後、紫外線照射装置(ウシオ電機株式会社製、UVC−2534/1MNLC3)を用いて紫外線照射(140W/cm×5m/min×5パス)を行った。次いで、熱乾燥機を用いて機内温度100℃で15分間乾燥を行った。
次に、表面硬化処理後のクリーニングブレード1を支持部材としての板金ホルダーに接着剤により固定し、実施例1のクリーニングブレードを作製した。先端稜線部の弾性仕事率は、80%であった。
(実施例2)
含浸させる基材を弾性部材No.3を用いる以外は、実施例1と同様にして、実施例2のクリーニングブレードを作製した。先端稜線部の弾性仕事率は、75%であった。
(実施例3)
含浸させる基材を弾性部材No.4を用いる以外は、実施例1と同様にして、実施例3のクリーニングブレードを作製した。先端稜線部の弾性仕事率は、70%であった。
(実施例4)
含浸させる基材を弾性部材No.5を用いる以外は、実施例1と同様にして、実施例4のクリーニングブレードを作製した。先端稜線部の弾性仕事率は、66%であった。
(実施例5)
含浸させる基材を弾性部材No.6を用いる以外は、実施例1と同様にして、実施例5のクリーニングブレードを作製した。先端稜線部の弾性仕事率は、60%であった。
(実施例6)
含浸させる基材を弾性部材No.7を用いる以外は、実施例1と同様にして、実施例6のクリーニングブレードを作製した。先端稜線部の弾性仕事率は、55%であった。
(実施例7)
含浸させる基材を弾性部材No.8を用いる以外は、実施例1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。先端稜線部の弾性仕事率は、50%であった。
(比較例1)
含浸させる基材を弾性部材No.10を用いる以外は、実施例1と同様にして、比較例1のクリーニングブレードを作製した。先端稜線部の弾性仕事率は、45%であった。
(比較例2)
含浸させる基材を弾性部材No.11を用いる以外は、実施例1と同様にして、比較例2のクリーニングブレードを作製した。先端稜線部の弾性仕事率は、40%であった。
(比較例3)
含浸させる基材を弾性部材No.12を用いる以外は、実施例1と同様にして、比較例3のクリーニングブレードを作製した。先端稜線部の弾性仕事率は、90%であった。
次に、前記作製した実施例1〜7、比較例1〜3のクリーニングブレードを、カラー複合機(imagio MP C5001、株式会社リコー製)に、所定の先端食い込み量(線圧)と取り付け角度にて取り付けた。なお、線圧と取り付け角度は、クリーニングブレードのサンプル種によって異なる。
前記カラー複合機(imagio MP C5001、株式会社リコー製)に、検証実験1と同じトナーを搭載して、低温環境下、画像面積率5%のチャート(A4サイズ横)を連続通紙で、クリーニング性を評価した。結果を下記表5に示す。また、図9は、横軸を弾性仕事率、縦軸をクリーニング不良発生枚数として検証実験2の結果をグラフ化したものである。
また、クリーニング不良発生後、クリーニングブレードを取り出して、磨耗量を測定し、摩耗速度[μm/枚]を求めた。磨耗量は、検証実験1と同様にして、求めた。図10は、横軸を弾性仕事率、縦軸を磨耗速度として検証実験2の結果をグラフ化した図である。
Figure 0006323755
図9に示すように、横軸を弾性仕事率、縦軸をクリーニング不良発生枚数としたとき、弾性仕事率が小さいほどクリーニング不良が発生する枚数が少ない。また、図10に示すように、弾性仕事率が低いほど摩耗速度が速いことがわかった。したがって、低温環境下では、弾性仕事率が小さいほど摩耗しやすく、クリーニング不良が早期に発生することが確認された。
また、図10に示すように低温環境下での摩耗速度が弾性仕事率40%付近から急激に低下していることより、弾性仕事率を50%以上取ることによってブレード摩耗が著しく抑制され、低温環境での使用で安定的にクリーニング性を維持することができる。
また、先端稜線部の弾性仕事率が90%の比較例3のクリーニングブレードについて、クリーニング不良発生後、磨耗状態を確認したところ、先の図6(c)に示したように、先端稜線部62cが欠落していた。このことから、先端稜線部62cの弾性仕事率が90%の比較例3のクリーニングブレードは、先端稜線部62cにめくれが発生したと考えられる。一方、先端稜線部の弾性仕事率が80%の実施例1のクリーニングブレードは、低温環境下で、経時にわたり、良好なクリーニング性が得られた。したがって、弾性仕事率が50%以上80%以下とすることで、低温環境での使用時における先端稜線部の摩耗が少なく、良好なクリーニング性を長期間に亘って維持することができる。
また、かかる上記、実施例1〜7、比較例1〜3のクリーニングブレードを、検証実験1と同様な環境で耐久試験(1万枚通紙によるクリーニング性評価)を行ったところ、いずれも、良好なクリーニング性を得られた。これは、低温環境で、クリーニング性が常温環境下に比べて悪化する主な要因は、低温環境でブレードの耐摩耗性が低下することによるものである。したがって、エッジが摩耗しにくく、エッジ摩耗速度の低い常温環境ではクリーニング性は良好な傾向となるからである。したがって、弾性仕事率を50%以上80%以下とすることで、クリーニングブレードの先端稜線部の捲れを抑制し、低温環境での先端稜線部の磨耗を抑制することができることがわかった。
また、潤滑剤を均す均しブレード103cとして、先端稜線部に、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含む硬化化合物を含浸して形成した含浸層を有し、先端稜線部の弾性仕事率を50%以上80%以下としたブレード部材を用いてもよい。これにより、均しブレード103cの先端稜線部のめくれを抑制でき、異常磨耗、異音の発生を抑制できる。また、低温環境下での均しブレードの耐摩耗性を向上させることができ、経時に亘り、潤滑剤を良好に均すことができ、均しブレード103cの高寿命化を図ることができる。
以上に説明したものは一例であり、本発明は、以下の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
感光体3などの被当接部材の表面に弾性部材622の先端稜線部62cを当接させるブレード部材において、弾性部材622の少なくとも先端稜線部62cに、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含む硬化化合物を含浸して形成した含浸層62dを有し、かつ、先端稜線部62cの弾性仕事率が50%以上80%以下である。
本出願人は、上述した検証実験1に示したように、炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を先端稜線部に含浸することにより、表面層を設けずに、特許文献1と同等な効果(先端稜線部62cのめくれを抑制し、経時使用時の異常摩耗及び異音の発生を抑制しつつ、先端稜線部62cの像担持体に対する追随性を良好にでき当接圧を維持することが可能という効果)を得られることを確認した。
しかしながら、先の表4で示したように、炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物で先端稜線部62cを含浸処理したクリーニングブレードにおいては、低温環境下で先端稜線部が塑性変形し、磨耗しやすくなる場合があることが判明した。
そこで、本出願人は、検証実験2に示したように、更なる鋭意研究を行い、先端稜線部62cの弾性仕事率を40%〜75%とすることで、低温環境下で、先端稜線部62cが塑性変形するのを抑制することができ、低温環境下での耐磨耗性を向上できた。
(態様1)は、以上の背景によりなされたものであり、炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を先端稜線部62cに含浸することにより、表面層を設けずに、先端稜線部62cのめくれを抑制し、経時使用時の異常摩耗及び異音の発生を抑制しつつ、先端稜線部62cの像担持体に対する追随性を良好にでき当接圧を維持することができる。これにより、表面層を設けたクリーニングブレードとは異なり、表面層の割れ、欠けが生じたり、弾性ブレードから剥がれたりする問題が発生するのを防止することができる。
また、先端稜線部の弾性仕事率を50%〜80%にすることにより、低温環境下の耐摩耗性の低下を抑制することができる。
(態様2)
(態様1)において、弾性部材622の23℃における反発弾性率が40%以上60%以下である。
(態様2)によれば、実施形態で説明したように、弾性部材622の23℃における反発弾性率が40%以上60%以下とすることで、弾性部材622が振動するのを抑制することができ、ブレード部材と被当接部材との当接圧の変動を抑制することができる、また、被当接部材に良好に追随することができる。
(態様3)
(態様1)または(態様2)であって、前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物の官能基数が2〜6である。
(態様3)によれば、実施形態で説明したように、弾性部材622の先端稜線部62cに含浸されやすく、先端稜線部62cの硬度を効率よく向上させることができる。
(態様4)
(態様1)乃至(態様3)であって、前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物の分子量が500以下である。
(態様4)によれば、実施形態で説明したように、アクリレート化合物が、弾性部材622に含浸されやすくなり、先端稜線部62cの硬度を効率よく向上させることができる。
(態様5)
(態様1)乃至(態様4)であって、前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物が、トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物、及びアダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物から選択される少なくとも1種である。
(態様5)によれば、官能基が少なくても特殊な環状構造により架橋点の不足を補うことができ、弾性部材622の先端稜線部62cに含浸されやすく、先端稜線部62cの硬度を効率よく向上させることができる。
(態様6)
(態様5)において、トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物が、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、及びトリシクロデカンジメタノールジメタクリレートから選択される少なくとも1種である。
(態様6)によれば、上記材料を用いることで、弾性部材622の先端稜線部62cに含浸されやすく、先端稜線部62cの硬度を効率よく向上させることができる。
(態様7)
(態様5)であって、アダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物が、1,3−アダマンタンジメタノールジアクリレート、1,3−アダマンタンジメタノールジメタクリレート、1,3,5−アダマンタントリメタノールトリアクリレート、及び1,3,5−アダマンタントリメタノールトリメタクリレートから選択される少なくとも1種である。
(態様7)によれば、上記材料を用いることで、弾性部材622の先端稜線部62cに含浸されやすく、先端稜線部62cの硬度を効率よく向上させることができる。
(態様8)
(態様1)乃至(態様7)いずれかであって、硬化化合物は、官能基数が3〜6のペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含む。
上記材料を含ませることにより、先端稜線部の硬度を適宜調整することが可能となる。
(態様9)
(態様1)乃至(態様8)いずれかであって、弾性部材が、JIS−A硬度の異なる2種類以上のゴムを一体成型してなる積層物である
(態様9)によれば、上記実施形態で説明したように、耐摩耗性と追随性との両立を容易に図ることができる。
(態様10)
(態様1)乃至(態様9)いずれかに記載であって、硬化化合物は、紫外線硬化化合物である。
これによれば、紫外線を照射することにより、先端稜線部を高硬度化させることができ、熱硬化化合物などに比べて、容易に、先端稜線部を高硬度化させることができる。
(態様11)
(態様1)乃至(態様10)であって、被当接部材上の不要な付着物を除去する。
これによれば、経時にわたり良好に被当接部材上の不要な付着物を良好に除去することができる。
(態様12)
表面移動する感光体3などの像担持体上に形成した画像を最終的に転写紙Pなどの記録媒体に転移させる画像形成装置において、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部材として、(態様11)のブレード部材を用いる。
かかる構成を備えることで、経時にわたり良好なクリーニング性が維持でき、良好な画像を得ることができる。また、異音の発生を抑制することができる。
(態様13)
感光体3などの像担持体と、像担持体表面上に付着した不要な付着物を除去するクリーニング部材を有するクリーニング装置6などのクリーニング手段と、像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置10などの潤滑剤塗布手段とを一体に支持し画像形成装置の本体に着脱自在に構成された作像ユニット1などのプロセスカートリッジにおいて、クリーニング部材として、(態様11)のブレード部材を用いる。
これによれば、上記実施形態に説明したように、経時に亘り良好なクリーニング性を得ることができるプロセスカートリッジを得ることができる。
1:作像ユニット
3:感光体
62:クリーニングブレード
62c:先端稜線部
62d:含浸層
622:弾性部材
特開2013−76970号公報

Claims (13)

  1. 被当接部材の表面に弾性部材の先端稜線部を当接させるブレード部材において、
    前記弾性部材の少なくとも先端稜線部に、分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含む硬化化合物を含浸して形成した含浸層を有し、かつ、先端稜線部の弾性仕事率が50%以上80%以下であることを特徴とするブレード部材。
  2. 請求項1に記載のブレード部材において
    前記弾性部材の23℃における反発弾性率が40%以上60%以下であることを特徴とするブレード部材。
  3. 請求項1または2に記載のブレード部材であって、
    前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物の官能基数が2〜6であることを特徴とするブレード部材。
  4. 請求項1乃至3いずれかに記載のブレード部材であって、
    前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物の分子量が500以下であることを特徴とするブレード部材。
  5. 請求項1乃至4いずれかに記載のブレード部材であって、
    前記分子内に炭素数6以上の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物が、トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物、及びアダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物から選択される少なくとも1種であることを特徴とするブレード部材。
  6. 請求項5に記載のブレード部材であって、
    前記トリシクロデカン構造を有する(メタ)アクリレート化合物が、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、及びトリシクロデカンジメタノールジメタクリレートから選択される少なくとも1種であることを特徴とするブレード部材。
  7. 請求項5に記載のブレード部材であって、
    前記アダマンタン構造を有する(メタ)アクリレート化合物が、1,3−アダマンタンジメタノールジアクリレート、1,3−アダマンタンジメタノールジメタクリレート、1,3,5−アダマンタントリメタノールトリアクリレート、及び1,3,5−アダマンタントリメタノールトリメタクリレートから選択される少なくとも1種であることを特徴とするブレード部材。
  8. 請求項1乃至7いずれかに記載のブレード部材であって、
    前記硬化化合物は、官能基数が3〜6のペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含むことを特徴とするブレード部材。
  9. 請求項1乃至8いずれかに記載のブレード部材であって、
    前記弾性部材が、JIS−A硬度の異なる2種類以上のゴムを一体成型してなる積層物であることを特徴とするブレード部材。
  10. 請求項1乃至9いずれかに記載のブレード部材であって、
    前記硬化化合物は、紫外線硬化化合物であることを特徴とするブレード部材。
  11. 請求項1乃至10いずれかに記載のブレード部材であって、
    前記被当接部材上の不要な付着物を除去することを特徴するブレード部材。
  12. 表面移動する像担持体上に形成した画像を最終的に記録媒体に転移させる画像形成装置において、
    上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部材として、請求項11に記載のブレード部材を用いることを特徴とする画像形成装置。
  13. 像担持体と、
    前記像担持体表面上に付着した不要な付着物を除去するクリーニング部材を有するクリーニング手段と、
    前記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを一体に支持し画像形成装置の本体に着脱自在に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
    上記クリーニング部材として、請求項11に記載のブレード部材を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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