JP7375488B2 - クリーニングブレード、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、高硬度でありながら低温環境における欠けに対しても強いクリーニングブレードを提供することを目的とする。
上記課題は本発明の下記(1)によって解決される。
(1)被清掃部材の表面に当接して前記被清掃部材の表面に付着した付着物を除去する弾性部材を備え、
前記弾性部材の前記被清掃部材に対する当接部は、ポリエーテルポリオールのヒドロキシ基を2官能イソシアネートで置換したプレポリマーと、芳香族ジアミンとからなるウレア結合を含むポリウレタンエラストマーであり、
前記弾性部材の前記被清掃部材に対する当接面のマルテンス硬度HMは1.5N/mm2以上5.0N/mm2以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
(1)被清掃部材の表面に当接して前記被清掃部材の表面に付着した付着物を除去する弾性部材を備え、
前記弾性部材の前記被清掃部材に対する当接部は、ポリエーテルポリオールのヒドロキシ基を2官能イソシアネートで置換したプレポリマーと、芳香族ジアミンとからなるウレア結合を含むポリウレタンエラストマーであり、
前記弾性部材の前記被清掃部材に対する当接面のマルテンス硬度HMは1.5N/mm2以上5.0N/mm2以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
(2)前記弾性部材は単層構造もしくは複層構造からなることを特徴とする前記(1)に記載のクリーニングブレード。
(3)前記ポリウレタンエラストマーのガラス転移温度は-30℃以上-10℃以下であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載のクリーニングブレード。
(4)前記ポリウレタンエラストマーにおいて、
前記ポリエーテルポリオールはポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)であり、
前記2官能イソシアネートはジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアナート(水添MDI)であり、
前記芳香族ジアミンはジエチルメチルベンゼンジアミンであることを特徴とする前記(1)~(3)のいずれか一項に記載のクリーニングブレード。
(5)前記ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)の数平均分子量は850以上2000以下であることを特徴とする前記(4)に記載のクリーニングブレード。
(6)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するプロセスカートリッジであって、前記クリーニング手段が、前記(1)~(5)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プロセスカートリッジ。
(7)像担持体と、前記像担持体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を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視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転写像を定着させる定着手段と、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、を有する画像形成装置であって、前記クリーニング手段が前記(1)~(5)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。
被清掃部材の表面に当接して前記被清掃部材の表面に付着した付着物を除去する弾性部材を備え、弾性部材の前記被清掃部材に対する当接部は、ポリエーテルポリオールのヒドロキシ基を2官能イソシアネートで置換したプレポリマーと、芳香族ジアミンとからなるウレア結合を含むポリウレタンエラストマーであり、前記弾性部材の前記被清掃部材に対する当接面のマルテンス硬度HMは1.5N/mm2以上5.0N/mm2以下である。
前記ポリウレタンエラストマーは、プレポリマーのNCO基と硬化剤である芳香族ジアミンのアミノ基が反応してウレア結合を形成する。マルテンス硬度HMが1.5以上5.0N/mm2以下であると、被清掃部材との摺擦により先端稜線部が摩耗するのを抑制することができ、その結果、クリーニング不良と呼ばれる異常画像を抑制することができる。
また、前記ポリウレタンエラストマーは、高硬度ブレードの一般的な副作用である低温環境での欠けに対しても優位である。
図2は、クリーニングブレード62の模式図である。図2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。
クリーニングブレード62の弾性部材は、単層構造であっても良いが、図1に示すように、複層構造であっても良い。図1の例では、弾性部材622は、基材6221と表層6222からなっている。
前記被清掃部材としては、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。
弾性部材の被清掃部材に対する当接部は、ポリエーテルポリオールのヒドロキシ基を2官能イソシアネートで置換したプレポリマーと、芳香族ジアミンとからなるウレア結合を含むポリウレタンエラストマーである。
前記弾性部材の前記被清掃部材に対する当接面のマルテンス硬度HMは1.5以上5.0N/mm2以下である。
マルテンス硬度(HM)は、ISO14577に基づき、エリオニクス社製ナノインデンターENT-3100を用いて、バーコビッチ圧子を1000μN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。
マルテンス硬度の測定場所は、成型後のシートをブレード化した弾性部材の当接面の先端稜線部から20μmの位置とした。
前記弾性部材が図2に示すように単層構造である場合は、弾性部材622が、前記ポリウレタンエラストマーからなり、被清掃部材に対する当接部が前記ポリウレタンエラストマーとなる。
また前記弾性部材が図1に示すように複層構造の場合、例えば、基材6221上に表層6222を有する場合は、表層6222が当接面であり、前記ポリウレタンエラストマーの層であり、被清掃部材に対する当接部が前記ポリウレタンエラストマーとなる。
ポリエーテルポリオールが、数平均分子量が850以上2000以下であるポリテトラメチレンエーテルグリコールであることにより、ポリウレタンエラストマーが、マルテンス硬度が1.5N/mm2以上5.0N/mm2以下の比較的高い範囲のマルテンス硬度を有しながら、弾性機能を発揮することができる。
数平均分子量は、THFに溶解する成分をGPC法により以下に示す条件で測定した値である。
GPC装置:東ソー株式会社製HLC-8120GPC
COLUMN:東ソー株式会社製TSK-GEL
溶媒:THF
溶媒濃度:0.5質量%
流速:1.0ml/min
ポリエーテルポリオールのヒドロキシ基を2官能イソシアネートで置換したポリウレタンプレポリマーは、JIS K 6806に規格化されている中和滴定法により求めたNCO%が3.5~6.0%であることが好ましく、5.0~5.5%であることがより好ましい。
また芳香族ジアミンは、プレポリマー100質量部に対して7.0~11.0質量部添加することが好ましく、10.5~10.8質量部添加することがより好ましい。
ガラス転移温度は、DMA法を用いて測定した。具体的には、日立ハイテクサイエンス製DMS6100を使用して周波数10Hzで測定し、tanδピーク温度を読み取りガラス転移温度とした。
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。
前記弾性部材の基材としては、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、前記弾性部材の基材の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。
ここで、前記弾性部材の基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。
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。
本発明で用いられる画像形成方法は、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。
本発明で用いられる画像形成方法は、本発明の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、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、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。
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が、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、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、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該トナーが帯電し、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。該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、該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該像担持体の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該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、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。
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、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、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、該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。
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。
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、本発明の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の弾性部材は、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以上100N/m以下の押圧力で当接することが好ましい。前記押圧力が、10N/m以上であると、クリーニングブレードの弾性部材が像担持体表面に当接する当接部位のトナー通過によるクリーニング不良が発生しにくくなり、100N/m以下であると、当接部位の摩擦力の増加を抑えることができクリーニングブレードが捲れ上がることがない。前記押圧力は、10N/m~50N/mが好ましい。
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。
前記クリーニングブレードの弾性部材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(クリーニング角)θ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。
前記角度θが、65°以上であると、クリーニングブレードの捲れ上りが発生することがなく、85°以下であると、クリーニング不良が発生することがない。
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。
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。
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。
図4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。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。
4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,1C,1M,1Kが備える感光体3Y,3C,3M,3K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、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。
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、記録媒体Pを搬送ローラ対154から送られてくる記録媒体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、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よい。
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、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。
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。
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~800nmの長波長光を有するため、良好に使用される。
転写ユニット60の第一ブラケット63は、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。画像形成装置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4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,7C,7Mを図4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,3C,3Mから離間させる。そして、4つの作像ユニット1Y,1C,1M,1K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。
上述した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4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記録媒体Pに定着される。
転写ユニット60の上方には、Y,C,M,Kトナーを収容する4つのトナーカートリッジ100Y,100C,100M,100Kが配設されている。トナーカートリッジ100Y,100C,100M,100K内のY,C,M,Kトナーは、作像ユニット1Y,1C,1M,1Kの現像装置5Y,5C,5M,5Kに適宜供給される。これらトナーカートリッジ100Y,100C,100M,100Kは、作像ユニット1Y,1C,1M,1Kとは独立して画像形成装置本体に脱着可能である。
まず、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により感光体3が図4中矢印方向に回転駆動される。
感光体3が図4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,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。
各感光体3Y,3C,3M,3K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4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4色トナー像は、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。
・シート成形法
(1)反応原液組成物をシート状に注型して反応硬化させて原反シートとし、該原反シートを裁断して(裁断工程)ブレードとする。シート成形においては、一般に遠心成形法が使用される。
(2)ブレードを画像形成装置に装着するための支持部材(金具など)に接着などにより装着してブレードユニットとする。
・直接成形法
成形すべきブレードの形状のキャビティーを有する金型に必要に応じてブレードを画像形成装置に装着するための支持部材(金具など)を配設し、成形キャビティーに反応原液組成物を注型してブレード乃至ブレードユニットを成形する。
(基材の成形)
弾性部材の基材としては、膜厚、JIS-A硬度、23℃反発弾性率、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。
膜厚:1.5mm
JIS-A硬度:70°
23℃反発弾性率:50%
マルテンス硬度(HM):1.0N/mm2
(基材のJIS-A硬度)
基材の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(23℃)。
弾性部材の基材の反発弾性率は、23℃で、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。試料は厚み4mm以上となるように厚み1.5mmのシートを重ね合わせたものを用いた。
マルテンス硬度(HM)の測定方法は以下のとおりである。
マルテンス硬度(HM)は、ISO14577に基づき、エリオニクス社製ナノインデンターENT-3100を用いて、バーコビッチ圧子を1000μN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基材の被清掃部材に対する当接面側の先端稜線部から20μmの位置とした。
上述の測定方法で測定した結果、基材のマルテンス硬度(HM)は0.9N/mm2であった。
三菱化学製ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG、数平均分子量Mn:1000)の両末端を東京化成工業製ジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアナート(水添MDI)で置換したプレポリマー(NCO%=3.8%)100部に三井化学ファイン製ジエチルメチルベンゼンジアミン(DETDA)7.5部を添加して撹拌して、表層形成液を調製した。前記遠心成形された基材を有する120℃の温度に保持された遠心成形機内の基材表面に前記表層形成液を投入し、表層膜厚0.5mmの2層のポリウレタンエラストマーのシート(シート厚2.0mm)を作製した。ポストキュアと養生した後にクリーニングブレードに加工し、実施例1のクリーニングブレードを作製した。
実施例1と同様の手順で表1に記載の条件で実施例2~4、比較例1~2のクリーニングブレードを作製した。
なお、比較例1~2は以下の材料を使用し、イソシアネートとポリオールを反応させNCO%=6.3%のプレポリマーを合成した。
イソシアネート:トリレンジイソシアネート(TDI)
(三井化学社製、「コスモネートT100」)
ポリオール:ポリブチレンアジペート(PBA、分子量2000)
(日本ポリウレタン工業社製、「ニッポラン4010」)
鎖延長剤:1,4-ブタンジオール(1,4BD)(三菱化学社製)
架橋剤:トリメチロールプロパン(TMP)(三菱ガス化学社製)
実施例1において、基材を用いずに、表層として表1に記載の条件で成形したポリウレタンエラストマーの膜厚を2.0mmとした以外は実施例1と同様にしてクリーニングブレードを作製した。
測定方法は上記の基材のマルテンス硬度と同じであり、測定位置は、表層の先端稜線部から20μmの位置とした。
ポリウレタンエラストマーのガラス転移温度は、日立ハイテクサイエンス製DMS6100を使用して周波数10Hzで測定し、tanδピーク温度を読み取りガラス転移温度とした。
作製した実施例および比較例におけるクリーニングブレードをカラー複合機(imagio MP C4500、リコー社製)(プリンタ部は図5に示す画像形成装置500と同様の構成)のプロセスカートリッジに取り付け、実施例および比較例の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。
前記画像形成装置を用い、低温低湿環境:10℃/15%RH、通紙条件:画像面積10%帯チャート(帯は通紙方向)で、500枚(A4サイズ横)を連続して出力、それを10セット繰り返して5,000枚通紙した。その後、クリーニングブレードのエッジ部や感光体表面をレーザー顕微鏡(オリンパス製LEXT OLS4500)で観察した。
[評価基準]
◎:欠けにより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、クリ
ーニングブレードの長手方向を顕微鏡で観察しても欠けの箇所は見られない。
○:欠けにより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
(顕微鏡観察では欠けが認められる)。
×:欠けにより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。
前記画像形成装置を用い、高温高湿環境:27℃/80%RH、通紙条件:画像面積率5%チャートを3プリント/ジョブで、50,000枚(A4サイズ横)を出力した。その後、クリーニングブレードのエッジ部や感光体表面を前記レーザー顕微鏡で観察した。
[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。
3 像担持体
62 クリーニングブレード
621 支持部材
622 弾性部材
62a ブレード先端面
62b ブレード下面
62c 当接部
1、1Y、1C、1M、1K 作像ユニット
2 枠体
3、3Y、3C、3M、3K 感光体
4 帯電ローラ
5、5Y、5C、5M、5K 現像装置
6 クリーニング装置
7、7Y、7C、7M、7K 一次転写ローラ
10 潤滑剤塗布装置
14 中間転写ベルト
40 光書込ユニット
41 ポリゴンミラー
51 現像ローラ
52 供給スクリュ
53 攪拌スクリュ
54 ドクタ
55 レジストローラ対
60 転写ユニット
63 第一ブラケット
64 第二ブラケット
66 二次転写バックアップローラ
67 駆動ローラ
68 補助ローラ
69 テンションローラ
70 二次転写ローラ
80 定着ユニット
81 加圧加熱ローラ
82 定着ベルトユニット
83 加熱ローラ
84 定着ベルト
85 テンションローラ
86 駆動ローラ
87 排紙ローラ対
88 スタック部
100Y、100C、100M、100K トナーカートリッジ
101 ファーブラシ
103 固形潤滑剤
103a 潤滑剤加圧スプリング
103b ブラケット
151 第一給紙カセット
151a 第一給紙ローラ
152 第二給紙カセット
152b 第二給紙ローラ
153 給紙路
154 配送ローラ対
162 ベルトクリーニングユニット
162a ベルトクリーニングブレード
500 画像形成装置
L レーザ光
P 記録媒体
Claims (6)
- 被清掃部材の表面に当接して前記被清掃部材の表面に付着した付着物を除去する弾性部材を備え、
前記弾性部材の前記被清掃部材に対する当接部は、ポリエーテルポリオールのヒドロキシ基を2官能イソシアネートで置換したプレポリマーと、芳香族ジアミンとからなるウレア結合を含むポリウレタンエラストマーであり、
前記ポリウレタンエラストマーにおいて、
前記ポリエーテルポリオールはポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)であり、
前記2官能イソシアネートはジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアナート(水添MDI)であり、
前記芳香族ジアミンはジエチルメチルベンゼンジアミンであり、
前記弾性部材の前記被清掃部材に対する当接面のマルテンス硬度HMは1.5N/mm2以上5.0N/mm2以下であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 前記弾性部材は単層構造もしくは複層構造からな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。
- 前記ポリウレタンエラストマーのガラス転移温度は-30℃以上-10℃以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のクリーニングブレード。
- 前記ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)の数平均分子量は850以上2000以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項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するプロセスカートリッジであって、前記クリーニング手段が、請求項1~4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プロセスカートリッジ。
- 像担持体と、前記像担持体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を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視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転写像を定着させる定着手段と、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、を有する画像形成装置であって、前記クリーニング手段が請求項1~4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。
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