JP6331845B2 - クリーニングブレード、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

クリーニングブレード、画像形成装置及びプロセスカートリッジ Download PDF

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Description

本発明は、クリーニングブレード、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、記録媒体又は中間転写体にトナー像を転写した後の感光体の表面に残留したトナーは、クリーニング装置により除去されている。
クリーニング装置におけるクリーニング部材としては、一般的に、構成を簡単にできることから、短冊形状の弾性体ブレードが用いられている。短冊形状の弾性体ブレードは、一般に、ホルダーにより後端部が支持されており、先端稜線部を感光体の周面に押し当てることにより、感光体の表面に残留したトナーをせき止めて掻き落とし、除去する。
しかしながら、耐摩耗性が不十分であり、常温環境下及び低温環境下において、クリーニング不良が発生するという問題がある。
特許文献1には、短冊形状の弾性体ブレードで構成され、弾性体ブレード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、該被清掃部材表面から粉体を除去するクリーニングブレードが開示されている。このとき、弾性ブレードの先端稜線部近傍に、フッ素系アクリルモノマーを含む紫外線硬化樹脂を含浸させている。また、先端稜線部を一辺に有し、被清掃体と対向するブレード下面の少なくとも先端稜線部付近と、先端稜線部を一辺に有し、弾性ブレードの厚み方向に平行な先端面の少なくとも先端稜線部付近とにそれぞれ弾性ブレードよりも硬い表面層が設けられている。さらに、フッ素系アクリルモノマーを含む紫外線硬化樹脂の先端面からの含浸深さを、50[μm]以上150[μm]以下とし、ブレード下面からの含浸深さを20[μm]以上100[μm]以下としている。
しかしながら、低温環境下におけるクリーニング不良の発生を抑制することが望まれている。
本発明の一態様は、上記従来技術が有する問題に鑑み、耐摩耗性に優れ、常温環境下及び低温環境下におけるクリーニング不良の発生を抑制することが可能なクリーニングブレードを提供することを目的とする。
本発明の一態様は、クリーニングブレードにおいて、短冊状の弾性体ブレードを有し、前記弾性体ブレードは、先端部に、第一の紫外線硬化性樹脂を含浸させた後、該第一の紫外線硬化性樹脂を硬化させており、該第一の紫外線硬化性樹脂が先端面から含浸している深さが50μm以上150μm以下であり、該第一の紫外線硬化性樹脂が下面及び上面から含浸している深さが20μm以上100μm以下であり、先端面に、第二の紫外線硬化性樹脂が硬化している樹脂を含む表面層が形成されており、前記表面層の前記弾性体ブレードの先端稜線部からの距離が0.5mm以下である領域に対して平均粒径が5μm以上10μm以下の樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、前記樹脂粒子の平均粒径に対する荷重が最大である前記変曲点の変位の比が1.5以上2.0以下である。
本発明の一態様によれば、耐摩耗性に優れ、常温環境下及び低温環境下におけるクリーニング不良の発生を抑制することが可能なクリーニングブレードを提供することができる。
画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 図1の作像ユニットを示す概略構成図である。 図2のクリーニングブレードを示す斜視図である。 図2のクリーニングブレードが感光体の表面に接触している状態を示す拡大断面図である。 図2の弾性部材の接触部の近傍の拡大図である。 弾性体ブレードの摩耗幅及び摩耗断面積を示す模式図である。 複数の変曲点を有するマルテンス硬度の荷重−変位曲線の一例を示す図である。 1個の変曲点を有するマルテンス硬度の荷重−変位曲線の一例を示す図である。
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
図1に、画像形成装置の一例を示す。
画像形成装置500は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)用の4つの作像ユニット1Y、1C、1M、1Kを備えている。作像ユニット1Y、1C、1M、1Kは、互いに異なる色のトナーを用いる以外は、同様の構成になっている。
作像ユニット1Y、1C、1M、1Kの上方には、中間転写ベルト14を備える転写ユニット60が配置されている。作像ユニット1Y、1C、1M、1Kが備える感光体3Y、3C、3M、3Kの表面に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト14の表面に重ね合わせて転写される。
また、作像ユニット1Y、1C、1M、1Kの下方に、露光ユニット40が設置されている。露光ユニット40は、画像情報に基づいて、感光体3Y、3C、3M、3Kにレーザ光Lを照射する。これにより、感光体3Y、3C、3M、3Kの表面に、静電潜像が形成される。露光ユニット40は、レーザ光Lを、モータにより回転駆動されるポリゴンミラー41により偏光させながら、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。
なお、露光ユニット40は、LEDアレイにより光走査してもよい。
露光ユニット40の下方には、第一給紙カセット151及び第二給紙カセット152が鉛直方向に重なるように設置されている。第一給紙カセット151及び第二給紙カセット152内には、それぞれ、記録媒体Pが複数枚重ねられた紙束の状態で収容されており、一番上の記録媒体Pには、第一給紙ローラ151a及び第二給紙ローラ152aがそれぞれ接触している。第一給紙ローラ151aが駆動手段(不図示)により、図中、反時計回りに回転駆動すると、第一給紙カセット151内の一番上の記録媒体Pが、図中、第一給紙カセット151の右側方において鉛直方向に設置されている給紙路153に向けて排出される。また、第二給紙ローラ152aが駆動手段(不図示)により、図中、反時計回りに回転駆動すると、第二給紙カセット152内の一番上の記録媒体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が設置されている。給紙路153に送り込まれた記録媒体Pは、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の搬送方向に対して下流側の端部には、レジストローラ対55が設置されている。レジストローラ対55は、記録媒体Pを搬送ローラ対154から搬送される記録媒体Pをローラ間に挟み込むと、搬送ローラ対154の回転を一旦停止させる。そして、記録媒体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2に、作像ユニット1を示す。
作像ユニット1は、ドラム状の感光体3を備えている。
なお、感光体3は、シート状又はエンドレスベルト状であってもよい。
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及び除電ランプ(不図示)が設置されている。
帯電ローラ4は、帯電装置が備える帯電部材である。
現像装置5は、感光体3の表面に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。
一次転写ローラ7は、感光体3の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト14に転写する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、トナー像が中間転写ベルト14に転写された感光体3の表面に残留するトナーをクリーニングする。
潤滑剤塗布装置10は、クリーニングされた感光体3の表面に潤滑剤を塗布する。
除電ランプ(不図示)は、クリーニングされた感光体3の表面電位を除電する。
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ており、感光体3を所定の極性、所定の電位に帯電させる。帯電ローラ4により一様に帯電した感光体3の表面に、画像情報に基づいて、露光ユニット40からレーザ光Lが照射されて静電潜像が形成される。
現像装置5は、現像ローラ51を有している。現像ローラ51には、電源(不図示)から現像バイアスが印加される。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ー52及び攪拌スクリュー53が設置されている。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ー54も設置されている。供給スクリュー52及び攪拌スクリュー53により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の表面に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、ドクター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の表面に形成されている静電潜像に付着する。
クリーニング装置6は、クリーニングブレード62を有している。クリーニングブレード62は、感光体3の表面の移動方向に対して、カウンター方向で感光体3に接触している。
潤滑剤塗布装置10は、固形潤滑剤103及び潤滑剤加圧スプリング103aを備えており、固形潤滑剤103を感光体3の表面に塗布するファーブラシ101をさらに備えている。固形潤滑剤103は、ブラケット103bにより保持されており、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回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の表面に潤滑剤が塗布される。これにより、画像を形成していない時の感光体3の表面の摩擦係数が0.2以下に維持される。
なお、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、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)等であってもよい。
露光ユニット40のレーザ光Lの光源及び除電ランプの光源としては、特に限定されないが、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)等が挙げられる。中でも、照射エネルギーが高く、波長が600〜800nmの光を照射できるため、発光ダイオード及び半導体レーザが好ましい。
なお、所望の波長域の光のみを照射するために、露光ユニット40と共に、フィルターを用いてもよい。
フィルターとしては、特に限定されないが、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等が挙げられる。
転写ユニット60は、中間転写ベルト14、ベルトクリーニングユニット162、第一ブラケット63及び第二ブラケット64を備えている。また、転写ユニット60は、一次転写ローラ7Y、7C、7M、7K、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をさらに備えている。
中間転写ベルト14は、一次転写ローラ7Y、7C、7M、7K、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により支持されながら、駆動ローラ67の回転駆動により、図中、反時計回りに移動する。一次転写ローラ7Y、7C、7M、7Kは、中間転写ベルト14を感光体3Y、3C、3M、3K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、トナーとは逆極性の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト14は、一次転写ニップを順次通過していく過程で、表面(ループ外周面)に感光体3Y、3C、3M、3Kの表面に形成されたトナー像が重ね合わされて一次転写される。これにより、中間転写ベルト14の表面にトナー像が形成される。
二次転写バックアップローラ66は、中間転写ベルト14のループ外側に設置されている二次転写ローラ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。レジストローラ対55は、挟み込んだ記録媒体Pを、中間転写ベルト14の表面に形成されたトナー像に同期するタイミングで、二次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト14の表面に形成されたトナー像は、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記録媒体Pに二次転写される。
二次転写ニップを通過した中間転写ベルト14には、記録媒体Pに転写されなかったトナーが付着している。このため、中間転写ベルト14は、クリーニングユニット162によりクリーニングされる。なお、クリーニングユニット162は、クリーニングブレード162aを中間転写ベルト14の表面(ループ外周面)に接触しており、中間転写ベルト14の表面に残留したトナーを掻き取って除去する。
第一ブラケット63は、ソレノイド(不図示)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。画像形成装置500は、モノクロ画像を形成する場合には、ソレノイドの駆動により第一ブラケット63を、図中、反時計回りに少しだけ回転させる。具体的には、補助ローラ68の回転軸線を中心にして、一次転写ローラ7Y、7C、7Mを、図中、反時計回りに回転させることにより、中間転写ベルト14を感光体3Y、3C、3Mから離間させる。そして、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、モノクロ画像を形成する時に、作像ユニット1Y、1C、1Mを駆動させることによ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が設置されている。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を備えている。定着ベルトユニット82は、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、温度センサ(不図示)を有している。そして、定着ベルト84は、加熱ローラ83、テンションローラ85及び駆動ローラ86により支持されながら、図中、反時計回り方向に移動する。この過程で、定着ベルト84は、加熱ローラ83により裏面(ループ内周面)の側から加熱される。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が表面(ループ外周面)の側から接触している。これにより、加圧加熱ローラ81と定着ベルト84が接触する定着ニップが形成される。
定着ベルト84のループ外側には、温度センサ(不図示)が定着ベルト84の表面(ループ外周面)と所定の間隙を介して対向するように設置されており、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、定着電源回路(不図示)に送られる。定着電源回路は、温度センサの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。
一方、二次転写ニップを通過した記録媒体Pは、中間転写ベルト14から分離された後、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により加熱されると共に、押圧されることにより、トナー像を記録媒体Pに定着させる。
トナーが定着した記録媒体Pは、排紙ローラ対87の間を経て、機外に排出される。画像形成装置500の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により機外に排出された記録媒体Pは、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、トナーを収容するトナーカートリッジ100Y、100C、100M、100Kが設置されている。トナーカートリッジ100Y、100C、100M、100K内のトナーは、現像装置5Y、5C、5M、5Kに適宜供給される。トナーカートリッジ100Y、100C、100M、100Kは、作像ユニット1Y、1C、1M、1Kとは独立しており、画像形成装置500の本体に着脱自在である。
次に、画像形成装置500における画像を形成する動作について説明する。
まず、操作部(不図示)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、露光ユニット40及び除電ランプの光源にも、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、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、感光体3の表面が、帯電ローラ4により、所定の電位に一様に帯電する。そして、露光ユニット40から、画像情報に対応して、レーザ光Lが感光体3の表面に照射される。その結果、感光体3の表面のレーザ光Lが照射された部分が除電され、静電潜像が形成される。
静電潜像が形成された感光体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り摺擦される。このとき、現像ローラ51上の帯電したトナーは、現像ローラ51に印加された所定の現像バイアスにより、静電潜像の側に移動し、現像される。作像ユニット1Y、1C、1M、1Kにおいて、同様の作像プロセスが実行され、感光体3Y、3C、3M、3Kの表面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の表面に形成された静電潜像は、現像装置5により、帯電したトナーにより反転現像される。
なお、電位が低い部分にトナーが付着するN/P(ネガポジ)の非接触帯電ローラ方式について説明したが、これに限定されない。
感光体3Y、3C、3M、3Kの表面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の表面にトナー像が形成される。
中間転写ベルト14の表面に形成されたトナー像は、第一給紙カセット151又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上の画像の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、熱と圧力の作用により、トナー像が記録媒体P上に定着する。トナー像が定着した記録媒体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。
一方、二次転写ニップで記録媒体Pにトナー像が転写された中間転写ベルト14の表面は、クリーニングユニット162により、表面に残留した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にトナー像が転写された感光体3の表面は、クリーニング装置6により、残留したトナーが除去された後、潤滑剤塗布装置10により潤滑剤が塗布され、除電ランプにより除電される。
作像ユニット1は、感光体3と、プロセス手段としての、帯電ローラ4、現像装置5、クリーニング装置6及び潤滑剤塗布装置10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、画像形成装置500の本体から着脱自在となっている。
画像形成装置500では、作像ユニット1が、プロセスカートリッジとしての感光体3とプロセス手段を一体的に交換する構成になっているが、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の単位で交換する構成であってもよい。
記録媒体Pとしては、特に限定されないが、普通紙等が挙げられる。
なお、画像形成装置は、中間転写方式に限定されず、直接転写方式であってもよい。
図3に、クリーニングブレード62を示す。また、図4に、クリーニングブレード62が感光体3の表面に接触している状態を示す。さらに、図5に、弾性体ブレード622の接触部の近傍を示す。
クリーニングブレード62は、短冊状のホルダー621及び短冊状の弾性体ブレード622から構成されており、カウンター方式で感光体3の表面に接触している。弾性体ブレード622の後端部は、ホルダー621の先端部に接着剤で固定することにより支持されており、ホルダー621の後端部は、クリーニング装置6のケースに片持ち支持されている。
ホルダー621を構成する材料としては、特に限定されないが、金属、硬質プラスチック等の剛性材料が挙げられる。
弾性体ブレード622を構成する材料としては、感光体3の偏心、感光体3の表面の微小なうねりに追随できれば、特に限定されないが、ウレタンゴム等が挙げられる。
ウレタンゴムの製造方法としては、特に限定されないが、遠心成型法等が挙げられる。
ウレタンゴムの原料としては、OH価が28〜168mgKOH/gの2個又は3個の水酸基を有するポリオールと、TDI、MDI、IPDI、HDI、NDI、TODI等のジイソシアネートと、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、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等のOH価が950〜1830mgKOH/gの短鎖ポリオールを用いることが好ましい。
例えば、ウレタンゴムの原料を100〜200℃に加熱した遠心成型金型に注入して所定時間硬化させた後に、脱型し、30℃、85%RH等の高温多湿環境に1週間静置してから、所定の形状に裁断することにより、弾性体ブレードを製造することができる。
ウレタンゴムの25℃におけるJIS A硬度は、通常、68〜80度である。ウレタンゴムの25℃におけるJIS A硬度が68度以上であることにより、接触圧を高く設定したときに、クリーニングブレード62が反って、先端稜線部62cが浮きあがり、下面62bが感光体3と接触する所謂腹当たりが発生しにくくなる。その結果、クリーニング性を向上させることができる。一方、ウレタンゴムの25℃におけるJIS A硬度が80度以下であることにより、ホルダー621が微小に傾いた状態で弾性体ブレード622が取り付けられても、クリーニングブレード62の感光体3の回転軸方向の一端側と他端側とで接触圧が異なる所謂偏当たりが発生しにくくなる。その結果、クリーニング性を向上させることができる。
なお、下面62bとは、先端面62aと共に、感光体3と対向する弾性体ブレード622の面を意味する。
弾性体ブレード622は、2種の異なるウレタンゴムが積層されていてもよい。2種の異なるウレタンゴムの25℃におけるJIS A硬度は、通常、68〜80度であるが、感光体3と接触する側と接触しない側で、適切なウレタンゴムの原料を選択することができる。この場合、2種の異なるウレタンゴムの原料を各層が完全に硬化する前に、遠心成型金型に連続的に注入することにより、一体的に成型することができる。これにより、層間剥離の発生を抑制することができる。
弾性体ブレード622は、先端部62dに第一の紫外線硬化性樹脂を含浸させた後、第一の紫外線硬化性樹脂を硬化させている。これにより、感光体3と接触する弾性体ブレード622の先端稜線部62cが感光体3の表面の移動方向に変形するのを抑制することができる。その結果、耐摩耗性を向上させることができる。
第一の紫外線硬化性樹脂の先端面62aから含浸している深さは、通常、50〜150μmである。第一の紫外線硬化性樹脂の先端面62aから含浸している深さが50μm以上であることにより、弾性体ブレード622の先端稜線部62cの捲れの発生を抑制することができる。一方、第一の紫外線硬化性樹脂の先端面62aから含浸している深さが150μm以下であることにより、弾性体ブレード622の先端稜線部62cの摩耗を抑制することができる。
第一の紫外線硬化性樹脂の下面62bから含浸している深さは、通常、20〜100μmである。第一の紫外線硬化性樹脂の下面62bから含浸している深さが20μm以上であることにより、弾性体ブレード622の先端稜線部62cの捲れの発生を抑制することができる。一方、第一の紫外線硬化性樹脂の下面62bから含浸している深さが100μm以下であることにより、弾性体ブレード622の先端稜線部62cの摩耗を抑制することができる。
第一の紫外線硬化性樹脂を含浸させる方法としては、特に限定されないが、浸漬塗布法等が挙げられる。
第一の紫外線硬化性樹脂は、紫外線を照射することにより、硬化させることができる。
弾性体ブレード622は、先端面62aに、第二の紫外線硬化性樹脂が硬化している樹脂を含む表面層623が形成されている。これにより、耐摩耗性を向上させると共に、常温環境下におけるクリーニング不良の発生を抑制することができる。
表面層623の厚さは、通常、1〜2μmである。表面層623の厚さが1μm以上であることにより、弾性体ブレード622の先端稜線部62cの捲れの発生を抑制することができる。一方、表面層623の厚さが2μm以下であることにより、弾性体ブレード622の先端稜線部62cの摩耗の発生を抑制することができる。
表面層623は、弾性体ブレード622の先端面62aに第二の紫外線硬化性樹脂を塗布した後、紫外線を照射することにより、形成することができる。
第二の紫外線硬化性樹脂を塗布する方法としては、特に限定されないが、スプレー塗布法等が挙げられる。
なお、第二の紫外線硬化性樹脂を塗布するタイミングは、弾性体ブレード622に第一の紫外線硬化性樹脂を含浸させて所定時間風乾させた後であれば、第一の紫外線硬化性樹脂を硬化させる前であってもよいし、第一の紫外線硬化性樹脂を硬化させた後であってもよい。
第一の紫外線硬化性樹脂及び/又は第二の紫外線硬化性樹脂は、官能基当量が350以下であり、3〜6官能であり、ペンタエリスリトール由来の残基を有する第一のアクリルモノマーと、官能基当量が100以上1000以下であり、1〜2官能の第二のアクリルモノマーを含むことが好ましい。これにより、低温環境下におけるクリーニング不良の発生をさらに抑制することができる。また、異音の発生をさらに抑制することができる。
第一のアクリルモノマーとしては、特に限定されないが、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ε−カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリアクリレート等が挙げられる。
第二のアクリルモノマーとしては、特に限定されないが、アクリル酸オクチル、アクリル酸デシル、アクリル酸イソボルニル、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ウレタンジアクリレート等が挙げられる。
なお、官能基当量とは、重合性官能基数に対する分子量の比を意味する。
第一の紫外線硬化性樹脂及び/又は第二の紫外線硬化性樹脂は、パーフルオロポリエーテル骨格を有し、2官能以上であるフッ素系アクリルモノマーを含むことが好ましい。これにより、弾性体ブレード622と感光体3の摩擦力を小さくすることができる。
フッ素系アクリルモノマーの市販品としては、OPTOOL DAC−HP(ダイキン社製)、RS−75(DIC社製)等が挙げられる。
第一の紫外線硬化性樹脂及び第二の紫外線硬化性樹脂が同一であることが好ましい。これにより、表面層623の剥がれを抑制することができる。
弾性体ブレード622は、第二の紫外線硬化性樹脂が硬化している樹脂を含む表面層623、弾性体と第一の紫外線硬化性樹脂が硬化している樹脂を含む混合層、弾性体を含む弾性層を有する積層構造となっている。また、弾性体ブレード622の先端稜線部62cの近傍では、第一の紫外線硬化性樹脂が硬化している樹脂、第二の紫外線硬化性樹脂が硬化している樹脂が検出される。第一の紫外線硬化性樹脂が硬化している樹脂は、表面側から検出強度が減少する濃度勾配を有する。すなわち、弾性体ブレード622においては、混合層と弾性層の界面も明確となっていない。さらに、弾性体ブレード622は、第一の紫外線硬化性樹脂及び第二の紫外線硬化性樹脂が同一である場合、表面層623を形成する際の第二の紫外線硬化性樹脂の弾性体への膨潤も影響して、表面層623と混合層の界面が明確ではない場合もある。このように、弾性体ブレード622は、表面層623、混合層、弾性層の界面が明確ではない積層構造となっている。
一方、混合層も表面層623も弾性体の弾性を変化させる。ここで、弾性体の弾性が大きく変化すると、感光体3の表面との密着性が低下する。その結果、クリーニング機能が低下しやすい低温環境下においては、クリーニング不良が発生することがある。すなわち、弾性体ブレード622の弾性が大きく変化して感光体3との密着性が低下すると、感光体3が偏心していたり、感光体3の表面に微小なうねりがあったりする場合、感光体3の表面に接触する弾性体ブレード622の長手方向で接触圧が変動する。その結果、弾性体ブレード622の先端稜線部62cの感光体3の表面への追随性が低下する。このため、弾性体ブレード622をトナーがすり抜ける。その結果、クリーニング不良が発生する。特に、潤滑剤塗布機構を有する画像形成装置においては、帯電ローラによる帯電装置で感光体3上に塗布された滑剤が帯電劣化することにより粘性が生じる。これにより、弾性体ブレード622の先端稜線部62cの感光体3の表面への追随性が低下して、クリーニング不良が発生することがある。
このように、クリーニング不良は、トナーとの関係において、発生するものであり、トナーのサイズを想定した樹脂粒子と一体的に表面層623のマルテンス硬度を測定し、その範囲を定めている。
即ち、表面層623の弾性体ブレード622の先端稜線部62cからの距離が0.5mm以下である領域に対して平均粒径が5〜10μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有する。マルテンス硬度の荷重−変位曲線が1個の変曲点を有すると、耐摩耗性が低下し、常温環境下及び低温環境下において、クリーニング不良が発生する。
また、樹脂粒子の平均粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が1.5未満である場合又は2.0を超える場合は、低温環境下において、クリーニング不良が発生する。
なお、樹脂粒子の平均粒径は、レーザ顕微鏡VK−9500(キーエンス社製)を用いて測定することができる。具体的には、平滑なガラス基板上に樹脂粒子を各粒子が分離されるように散布し、それらの粒子の形状を測定した後、粒径のデータから平均粒径を算出することができる。
樹脂粒子としては、マルテンス硬度を測定する際に変形しなければ、特に限定されないが、アクリル樹脂粒子、ポリエーテルスルホン粒子、ベンゾグアナミン樹脂粒子等が挙げられる。
アクリル樹脂粒子としては、架橋PMMA系粒子を用いることができる。
樹脂粒子は、通常、球形であり、表面層623よりも硬い。
ここで、マルテンス硬度の荷重−変位曲線のプロファイルは、弾性体ブレード622によりトナーが堰き止められた状態と大きく関係していると考えられ、弾性体ブレード622を構成する材料、弾性体ブレード622の第一の紫外線硬化性樹脂による含浸、第二の紫外線硬化性樹脂による表面層623の形成により、制御することができる。
一般に、全体として硬い弾性体ブレードのマルテンス硬度の荷重−変位曲線は、複数の変曲点を有し(図7参照)、全体として軟らかい弾性体ブレードのマルテンス硬度の荷重−変位曲線は、1個の変曲点を有する(図8参照)。ここで、硬い表面層が存在する弾性体ブレードは、表面層が樹脂粒子の押し込みによる局所変形を抑制するように作用するため、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が増大する傾向がある。
さて、クリーニング機能が低下しやすい低温環境下において、弾性体ブレード622を用いて、トナーをすり抜けさせずに効果的に掻き取るためには、弾性体ブレード622の適度な変形度合いが必要である。弾性体ブレード622が軟らかすぎる場合、即ち、樹脂粒子の平均粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が1.5未満である場合は、先端稜線部62cの変形に伴い、トナーが先端稜線部62cから感光体3の表面の移動方向に対して下流側に侵入したり、感光体3への押し付けによりトナーの成分の付着や固着が発生したりする。一方、弾性体ブレード622が硬すぎる場合、即ち、樹脂粒子の平均粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が2.0を超える場合は、先端稜線部62cの感光体3への密着性が不足して微小な間隙が生じ、トナーから遊離した外添剤が継続的にすり抜けて局所的な摩耗が生じたり、トナーがすり抜けたりする。
次に、トナーについて説明する。
トナーは、通常、母体粒子及び外添剤を有する。
母体粒子の製造方法は、平均円形度を高くすると共に、粒径を小さくしやすいことから、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法であることが好ましい。即ち、トナーは、重合トナーであることが好ましい。これにより、画質を向上させることができる。
重合トナーは、平均円形度が0.97以上であると共に、体積平均粒径が5.5μm以下であることが好ましい。これにより、高解像度の画像を形成することができる。
なお、重合トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子社)を用いて測定することができる。
また、重合トナーの体積平均粒径は、コールターカウンター法により測定することができる。
ここで、粉砕トナーと同様にして、重合トナーを感光体3の表面から弾性体ブレード622で除去しようとしても、十分に除去しきれず、クリーニング不良が発生する。そこで、弾性体ブレード622の接触圧を大きくすると、弾性体ブレード622が摩耗しやすくなる。また、弾性体ブレード622と感光体3の摩擦力が大きくなって、弾性体ブレード622の感光体3と接触している先端稜線部62cが感光体3の移動方向に引っ張られて、先端稜線部62cがめくれる。弾性体ブレード622の先端稜線部62cがめくれると、異音が発生する。
本実施例中、部は、質量部を意味する。
(紫外線硬化性樹脂組成物1の調製)
官能基当量が88〜99のペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレートPETIA(ダイセル・オルネクス社製)8部、官能基当量が200の(オクチル/デシル)アクリレートODA−N(ダイセル・オルネクス社製)2部、パーフルオロポリエーテル骨格を有し、2官能以上であるアクリルモノマーOPTOOL DAC−HP(ダイキン社製)0.1部、重合開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティーケミカルズ社製)0.5部及びシクロヘキサノン89.4部を混合し、紫外線硬化性樹脂組成物1を得た。
(紫外線硬化性樹脂組成物2の調製)
官能基当量が88〜99のペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレートPETIA(ダイセル・オルネクス社製)7部、官能基当量が113の1,6−ヘキサンジオールジアクリレートHDDA(ダイセル・オルネクス社製)3部、重合開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティーケミカルズ社製)0.5部及びシクロヘキサノン89.5部を混合し、紫外線硬化性樹脂組成物2を得た。
(紫外線硬化性樹脂組成物3の調製)
官能基当量が88〜99のペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレートPETIA(ダイセル・オルネクス社製)10部、パーフルオロポリエーテル骨格を有し、2官能以上であるアクリルモノマーOPTOOL DAC−HP(ダイキン社製)0.1部、重合開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティーケミカルズ社製)0.5部及びシクロヘキサノン89.4部を混合し、紫外線硬化性樹脂組成物3を得た。
(紫外線硬化性樹脂組成物4の調製)
官能基当量が88〜99のペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレートPETIA(ダイセル・オルネクス社製)8部、官能基当量が198のイソボルニルアクリレートIBOA−B(ダイセル・オルネクス社製)2部、パーフルオロポリエーテル骨格を有し、2官能以上であるアクリルモノマーOPTOOL DAC−HP(ダイキン社製)0.1部、重合開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティーケミカルズ社製)0.5部及びシクロヘキサノン89.4部を混合し、紫外線硬化性樹脂組成物4を得た。
(紫外線硬化性樹脂組成物5の調製)
官能基当量が88〜99のペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレートPETIA(ダイセル・オルネクス社製)7部、官能基当量が263のPEG600ジアクリレートEBECRYL11(ダイセル・オルネクス社製)3部、パーフルオロポリエーテル骨格を有し、2官能以上であるアクリルモノマーOPTOOL DAC−HP(ダイキン社製)0.1部、重合開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティーケミカルズ社製)0.5部及びシクロヘキサノン89.4部を混合し、紫外線硬化性樹脂組成物5を得た。
(紫外線硬化性樹脂組成物6の調製)
官能基当量が96のジペンタエリスリトールヘキサアクリレートDPHA(ダイセル・オルネクス社製)10部、重合開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティーケミカルズ社製)1部及びシクロヘキサノン89部を混合し、紫外線硬化性樹脂組成物6を得た。
(紫外線硬化性樹脂組成物7の調製)
官能基当量が325のε−カプロラクトン変性ペンタエリスリトールヘキサアクリレートDPCA−120(日本化薬社製)8部、官能基当量が198のイソボルニルアクリレートIBOA−B(ダイセル・オルネクス社製)2部、パーフルオロポリエーテル骨格を有し、2官能以上であるアクリルモノマーRS−75(DIC社製)0.1部、重合開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティーケミカルズ社製)0.5部及びシクロヘキサノン89.4部を混合し、紫外線硬化性樹脂組成物7を得た。
(紫外線硬化性樹脂組成物8の調製)
官能基当量が88〜99のペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレートPETIA(ダイセル・オルネクス社製)5部、ウレタンジアクリレートUN2700(根上工業社製)5部、パーフルオロポリエーテル骨格を有し、2官能以上であるアクリルモノマーRS−75(DIC社製)0.1部、重合開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティーケミカルズ社製)0.5部及びシクロヘキサノン89.4部を混合し、紫外線硬化性樹脂組成物8を得た。
(実施例1)
25℃における硬度が75度、25℃における反発弾性率が45%、厚さが1.8mmのウレタンゴム(東洋ゴム工業社製)(以下、ウレタンゴム4という)を用いて、短冊状の弾性体基材を作製した。次に、弾性体基材の先端面からの距離が1.8mmである領域に紫外線硬化性樹脂組成物2を浸漬塗布法を用いて含浸した後、3分間風乾した。さらに、スプレーガン移動速度を10mm/sとして、弾性体基材の先端面に紫外線硬化性樹脂組成物2をスプレー塗布した後、3分間指触乾燥させた。このとき、弾性体基材の先端面以外の面は、マスキングテープを貼った。次に、2000mJ/cmの紫外線を3パスで弾性体基材に照射し、紫外線硬化性樹脂組成物2を硬化させ、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが100μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが80μmであり、表面層の厚さが1.5μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が1.9であった。
(実施例2)
ウレタンゴム4及び紫外線硬化性樹脂組成物2の代わりに、それぞれ25℃における硬度が69度、25℃における反発弾性率が50%、厚さが1.8mmのウレタンゴム(東洋ゴム工業社製)(以下、ウレタンゴム2という)及び紫外線硬化性樹脂組成物4を用いた以外は、実施例1と同様にして、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが120μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが100μmであり、表面層の厚さが1.8μmであった。また、粒径が10μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が1.5であった。
(実施例3)
ウレタンゴム4及び紫外線硬化性樹脂組成物2の代わりに、それぞれ25℃における硬度が72度、25℃における反発弾性率が31%、厚さが1.8mmのウレタンゴム(東洋ゴム工業社製)(以下、ウレタンゴム1という)及び紫外線硬化性樹脂組成物5を用いた以外は、実施例1と同様にして、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが80μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが60μmであり、表面層の厚さが1.6μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が2.0であった。
(実施例4)
ウレタンゴム4及び紫外線硬化性樹脂組成物2の代わりに、それぞれ厚さが1.8mmのウレタンゴム(バンドー化学社製)(以下、ウレタンゴム6という)及び紫外線硬化性樹脂組成物6を用いた以外は、実施例1と同様にして、弾性体ブレードを得た。ウレタンゴム6は、2種の異なるウレタンゴムが積層されており、感光体と接触する側の25℃における硬度が66度、感光体と接触しない側の25℃における硬度が75度、25℃における反発弾性率が30%である。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが150μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが100μmであり、表面層の厚さが1.0μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が1.6であった。
(実施例5)
ウレタンゴム4及び紫外線硬化性樹脂組成物2の代わりに、それぞれ25℃における硬度が68度、25℃における反発弾性率が30%、厚さが1.8mmのウレタンゴム(東洋ゴム工業社製)(以下、ウレタンゴム3という)及び紫外線硬化性樹脂組成物1を用いた以外は、実施例1と同様にして、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが50μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが20μmであり、表面層の厚さが1.5μmであった。また、粒径が10μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が1.8であった。
(実施例6)
厚さが1.8mmのウレタンゴム(東洋ゴム工業社製)(以下、ウレタンゴム5という)を用いて、短冊状の弾性体基材を作製した。ウレタンゴム5は、2種の異なるウレタンゴムが積層されており、感光体と接触する側の25℃における硬度が80度、感光体と接触しない側の25℃における硬度が75度、25℃における反発弾性率が25%である。次に、弾性体基材の先端面からの距離が1.8mmである領域に紫外線硬化性樹脂組成物3を浸漬塗布法を用いて含浸した後、3分間風乾した。さらに、スプレーガン移動速度を10mm/sとして、弾性体基材の先端面に紫外線硬化性樹脂組成物5をスプレー塗布した後、3分間指触乾燥させた。このとき、弾性体基材の先端面以外の面は、マスキングテープを貼った。次に、2000mJ/cmの紫外線を3パスで弾性体基材に照射し、紫外線硬化性樹脂組成物3及び紫外線硬化性樹脂組成物5を硬化させ、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが100μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが70μmであり、表面層の厚さが1.7μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が2.0であった。
(実施例7)
ウレタンゴム4及び紫外線硬化性樹脂組成物2の代わりに、それぞれウレタンゴム1及び紫外線硬化性樹脂組成物7を用いた以外は、実施例1と同様にして、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが70μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが50μmであり、表面層の厚さが1.4μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が1.8であった。
(実施例8)
紫外線硬化性樹脂組成物2の代わりに、紫外線硬化性樹脂組成物8を用いた以外は、実施例1と同様にして、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが140μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが100μmであり、表面層の厚さが1.0μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が1.6であった。
(実施例9)
ウレタンゴム5、紫外線硬化性樹脂組成物3及び紫外線硬化性樹脂組成物5の代わりに、それぞれウレタンゴム2、紫外線硬化性樹脂組成物2及び紫外線硬化性樹脂組成物4を用いた以外は、実施例6と同様にして、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが130μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが90μmであり、表面層の厚さが1.2μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が1.7であった。
(実施例10)
ウレタンゴム4及び紫外線硬化性樹脂組成物2の代わりに、それぞれウレタンゴム3及び紫外線硬化性樹脂組成物1を用いた以外は、実施例1と同様にして、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが90μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが70μmであり、表面層の厚さが2.0μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が1.6であった。
(比較例1)
ウレタンゴム2を用いて、短冊状の弾性体基材を作製した。次に、スプレーガン移動速度を10mm/sとして、弾性体基材の先端面に紫外線硬化性樹脂組成物2をスプレー塗布した後、同様にして、弾性体基材の下面の先端面からの距離が5mmである領域に紫外線硬化性樹脂組成物2をスプレー塗布した。このとき、それぞれ弾性体基材の塗布面以外の面は、マスキングテープを貼った。さらに、3分間指触乾燥させた後、2000mJ/cmの紫外線を3パスで弾性体基材に照射し、紫外線硬化性樹脂組成物2を硬化させ、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が含浸している深さが0μmであり、先端面における表面層の厚さが3.0μmであり、下面における表面層の厚さが5.0μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が2.1であった。
(比較例2)
紫外線硬化性樹脂組成物3の代わりに、紫外線硬化性樹脂組成物2を用い、紫外線硬化性樹脂組成物5を用いなかった以外は、実施例6と同様にして、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが130μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが100μmであり、表面層の厚さが0μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して弾性体ブレードの先端面を加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が1個の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する変曲点の変位の比が1.0であった。
(比較例3)
ウレタンゴム1を用いて、短冊状の弾性体ブレードを作製した。
粒径が5μmの樹脂粒子を介して弾性体ブレードの先端面を加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が1個の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する変曲点の変位の比が1.0であった。
(比較例4)
ウレタンゴム1を用いて、短冊状の弾性体基材を作製した。次に、弾性体基材の先端面からの距離が1.8mmである領域に紫外線硬化性樹脂組成物7を浸漬塗布法を用いて含浸した後、3分間風乾した。さらに、スプレーガン移動速度を10mm/sとして、弾性体基材の先端面に紫外線硬化性樹脂組成物7をスプレー塗布した後、同様にして、弾性体基材の下面の先端面からの距離が5mmである領域に紫外線硬化性樹脂組成物7をスプレー塗布した。このとき、それぞれ弾性体基材の塗布面以外の面は、マスキングテープを貼った。次に、3分間指触乾燥させた後、2000mJ/cmの紫外線を3パスで弾性体基材に照射し、紫外線硬化性樹脂組成物7を硬化させ、弾性体ブレードを得た。
弾性体ブレードは、紫外線硬化性樹脂組成物が先端面から含浸している深さが100μmであり、紫外線硬化性樹脂組成物が下面から含浸している深さが80μmであり、先端面における表面層の厚さが1.0μmであり、下面における表面層の厚さが1.0μmであった。また、粒径が5μmの樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が2.2であった。
(ウレタンゴムの硬度)
マイクロゴム硬度計MD−1(高分子計器社製)を用いて、JIS K6253に準じて、ウレタンゴムの硬度を測定した。なお、2種の異なるウレタンゴムが積層されているウレタンゴムについては、感光体と接触する側の面及び感光体と接触しない側の面から、各ウレタンゴムの硬度を測定した。
(ウレタンゴムの反発弾性率)
No.221レジリエンステスタ(東洋精機製作所社製)を用いて、JIS K6255に準じて、ウレタンゴムの反発弾性率を測定した。このとき、厚さが1.8mmのウレタンゴムを3枚重ね合わせて、反発弾性率を測定した。
(表面層の厚さ)
SEM試料作製用トリミングカミソリ(日進EM社製)を用いて、別途同様に作製した弾性体ブレードを切断した。マイクロスコープVHX−100(キーエンス社製)を用いて、弾性体ブレードの切断面を観察し、表面層の厚さを求めた。
(紫外線硬化性樹脂組成物が含浸している深さ)
クライオミクロトーム(EM・FCS、Leica社製)を用いて、別途同様に作製した弾性体ブレードの先端部を切断し、断面薄片を得た。顕微赤外システムNicolet Continuμm(日立ハイテクノロジー社製)を用いて、断面薄片を観察し、紫外線硬化性樹脂組成物が含浸している深さを求めた。このとき、弾性体ブレード622の先端面62a、即ち、弾性体ブレード622と表面層623の界面及び弾性体ブレード622の下面62bを基準に、それぞれ深さを求めた。また、波数が1415cm−1のピークの面積に対する波数が1710cm−1付近のピークの面積の比を、紫外線硬化性樹脂組成物を含浸させていない弾性体基材の値で規格化した値を指標として用い、この指標がほぼ1.0になる位置から、深さを求めた。
(マルテンス硬度の荷重−変位曲線)
別途同様に作製した弾性体ブレードの表面層の弾性体ブレードの先端稜線部からの距離が0.5mm以下である領域を測定試料とした。次に、ナノインデンターG200(MTS社製)を用いて、樹脂粒子を介して測定試料を加圧した。このとき、ナノインデンターG200(MTS社製)に、20μm□のフラット型圧子を装着した。また、樹脂粒子としては、平均粒径が5μm又は10μmのアクリル樹脂粒子タフチックFH−S(東洋紡社製)を用いた。
(画像形成装置の作製)
カラー複合機imagio MP C5000(リコー社製)に搭載することが可能な板金ホルダーに弾性体ブレードを接着剤で固定し、クリーニングブレードを得た。クリーニングブレードをカラー複合機 imagio MP C5000(リコー社製)に取り付け、画像形成装置を得た。なお、クリーニングブレードは、所定の先端食い込み量と取り付け角度により、線圧とクリーニング角を設定して取り付けた。
トナーとしては、重合法により製造されているトナーを用いた。トナーは、母体粒子及び外添剤からなり、平均円形度が0.98であり、体積平均粒径が4.9μmであった。外添剤としては、1.5部のシリカ粒子H1303(クラリアントジャパン社製)、0.5部の酸化チタン粒子MT−150AI(テイカ社製)及び1.0部のシリカ粒子UFP−35HH(電気化学社製)を用いた。
(トナーの平均円形度)
容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150mL中に、界面活性剤アルキルベンゼンスルホン酸塩0.1〜0.5mLを加えた後、トナー0.1〜0.5g程度を加えた。次に、超音波分散機を用いて約1〜3分間分散させた後、トナーの濃度が3000〜10000個/μLとなるように調整した。さらに、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子社)にセットして、トナーの平均円形度を測定した。
(トナーの体積平均粒径)
コールターマルチサイザー2e型(コールター社製)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。
1質量%NaCl水溶液100〜150mL中に界面活性剤アルキルベンゼンスルホン酸塩0.1〜5mLを加えた後、トナー2〜20mgを加えた。次に、超音波分散機を用いて約1〜3分間分散させ、トナーの分散液を得た。さらに、1質量%NaCl水溶液100〜200mLの中に、トナーの分散液を所定濃度になるように加えた。次に、コールターマルチサイザー2e型にセットして、トナーの体積平均粒径を測定した。このとき、アパーチャーとしては、100μmのものを用い、50000個のトナーの粒径を測定した。チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径が2.00μm以上32.0μm未満の粒子を測定対象とした。
表1に、クリーニングブレードの特性を示す。
(耐久性試験1)
21℃、65%RHの常温環境下、画像面積率が5%のチャートを3プリント/ジョブで、A4用紙の横方向に10万枚印刷した後、クリーニング不良、耐摩耗性及び異音を評価した。
(クリーニング不良)
印刷方向に対して平行に、幅が43mmの3本のチャートをA4用紙の横方向に20枚印刷し、クリーニング不良の発生の有無を目視で観察した。
(耐摩耗性)
レーザ顕微鏡VK−9500(キーエンス社製)を用いて、弾性体ブレードのエッジに対して45°上方から、摩耗断面積及び摩耗幅を測定した(図6参照)。
(異音)
異音の発生の有無を聴覚で評価した。
(耐久性試験2)
耐久性試験1が終了した後、10℃、15%RHの低温環境下に順応させた状態で、耐久性試験1と同様にして、クリーニング不良を評価した。
表2に、クリーニングブレードのクリーニング不良及び耐摩耗性の評価結果を示す。
表2から、実施例1〜10のクリーニングブレードは、耐摩耗性に優れ、常温環境下及び低温環境下において、クリーニング不良の発生を抑制できることがわかる。
これに対して、比較例1のクリーニングブレードは、弾性体ブレードに紫外線硬化性樹脂組成物が含浸しておらず、弾性体ブレードの下面に表面層が形成されており、樹脂粒子の粒径に対する荷重が最大である変曲点の変位の比が2.1であるため、耐摩耗性が低下し、常温環境下及び低温環境下において、クリーニング不良が発生する。
比較例2のクリーニングブレードは、弾性体ブレードに表面層が形成されておらず、マルテンス硬度の荷重−変位曲線が1個の変曲点を有するため、耐摩耗性が低下し、常温環境下及び低温環境下において、クリーニング不良が発生する。
比較例3のクリーニングブレードは、弾性体ブレードに紫外線硬化性樹脂組成物が含浸しておらず、表面層が形成されておらず、マルテンス硬度の荷重−変位曲線が1個の変曲点を有するため、耐摩耗性が低下し、常温環境下及び低温環境下において、クリーニング不良が発生する。
比較例4のクリーニングブレードは、弾性体ブレードの下面に表面層が形成されており、樹脂粒子の粒径に対する変曲点の変位の比が2.2であるため、低温環境下において、クリーニング不良が発生する。
62 クリーニングブレード
622 弾性体ブレード
62a 先端面
62b 下面
62c 先端稜線部
62d 先端部
623 表面層
特開2013−218277号公報

Claims (9)

  1. 短冊状の弾性体ブレードを有し、
    前記弾性体ブレードは、先端部に、第一の紫外線硬化性樹脂を含浸させた後、該第一の紫外線硬化性樹脂を硬化させており、該第一の紫外線硬化性樹脂が先端面から含浸している深さが50μm以上150μm以下であり、該第一の紫外線硬化性樹脂が下面から含浸している深さが20μm以上100μm以下であり、先端面に、第二の紫外線硬化性樹脂が硬化している樹脂を含む表面層が形成されており、
    前記表面層の前記弾性体ブレードの先端稜線部からの距離が0.5mm以下である領域に対して平均粒径が5μm以上10μm以下の樹脂粒子を介して加圧することにより得られるマルテンス硬度の荷重−変位曲線が複数の変曲点を有し、
    前記樹脂粒子の平均粒径に対する荷重が最大である前記変曲点の変位の比が1.5以上2.0以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
  2. 前記表面層は、厚さが2μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のクリーニングブレード。
  3. 前記第一の紫外線硬化性樹脂及び/又は前記第二の紫外線硬化性樹脂は、官能基当量が350以下であり、3官能以上6官能以下であり、ペンタエリスリトール由来の残基を有するアクリルモノマーと、官能基当量が100以上1000以下であり、1官能以上2官能以下であるアクリルモノマーを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のクリーニングブレード。
  4. 前記第一の紫外線硬化性樹脂及び/又は前記第二の紫外線硬化性樹脂は、パーフルオロポリエーテル骨格を有し、2官能以上であるアクリルモノマーを含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のクリーニングブレード。
  5. 前記第一の紫外線硬化性樹脂及び前記第二の紫外線硬化性樹脂が同一であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のクリーニングブレード。
  6. 前記弾性体ブレードは、ウレタンゴムを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のクリーニングブレード。
  7. 前記弾性体ブレードは、2種の異なるウレタンゴムが積層されていることを特徴とする請求項6に記載のクリーニングブレード。
  8. 感光体と、
    該感光体を帯電させる帯電手段と、
    該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光手段と、
    該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、
    該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
    該トナー像が転写された感光体をクリーニングするクリーニング手段を有し、
    前記クリーニング手段は、請求項1乃至7のいずれか一項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。
  9. 請求項8に記載の画像形成装置の本体に着脱自在であり、
    前記感光体と、
    前記クリーニング手段を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
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