JP4779909B2 - クリーニングブレード、クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、低中速機では、像保持体の帯電部材として帯電ロールのような接触型の帯電装置が汎用されている。接触型の帯電装置が汎用される理由は、いわゆるコロトロン帯電を利用したような非接触型の帯電装置と比較して、オゾンの発生量がきわめて少ないために環境にやさしく、またオゾンフィルターやエアーブローも不要であるために小型・低コストであるためである。
一方、現像剤の製造工程や現像装置内で発生した微粉キャリア(破砕されたキャリア)は、略球形状の正常なキャリアとは異なり、鋭利な破片形状の場合が多い。従って、BCOが発生するとトナー像を被転写材に転写する際に、転写電界や、像保持体と被転写材との間の転写圧力を受けることにより、微粉キャリアが像保持体表面に埋没し易くなると共に、像保持体表面に付着するとそのまま固着してしまう。
しかし、このような低硬度の材料では、耐磨耗性に劣るため、長期に渡り良好なクリーニング性能を維持することができない。
<1> 被クリーニング部材表面に接触し、前記被クリーニング部材表面をクリーニングするクリーニングブレードにおいて、少なくとも、アクリル樹脂、ポリブタジエン樹脂、およびエポキシ樹脂から選択される少なくとも一種を含有し、前記被クリーニング部材表面と接触する第一層と、前記被クリーニング部材表面と接触しない背面層と、から構成され、前記第一層の材料が、下式(1)〜(3)を満たし、前記背面層の材料の10〜60℃における硬度の変化率が、前記第一層の材料よりも小さいことを特徴とするクリーニングブレードである。
・式(1) 7.4≦M≦17
・式(2) 0.039≦α≦0.105
・式(3) 535≧S≧380
〔但し、式(1)〜(3)中、Mは100%モジュラス(MPa)を表し、αは、応力−歪曲線において、歪量が100%〜200%における歪量変化(Δ歪量)に対する応力変化(Δ応力)の割合{Δ応力/Δ歪量=(歪量200%における応力−歪量100%における応力)/(200−100)}(MPa/%)を表し、Sは、JIS K6251(ダンベル状3号形試験片使用)に基づいて測定された破断伸び(%)を表す。〕
<2> 前記<1>に記載のクリーニングブレードを備えたクリーニング装置である。
<3> 画像形成装置に対して脱着可能であり、且つ前記<2>に記載のクリーニング装置を備えるプロセスカートリッジである。
<4> 被クリーニング部材と、該被クリーニング部材表面に接触し、前記被クリーニング部材表面をクリーニングするクリーニングブレードと、を備え、前記クリーニングブレードとして前記<1>に記載のクリーニングブレードを用いる画像形成装置である。
本発明のクリーニングブレードは、被クリーニング部材表面に接触し、前記被クリーニング部材表面をクリーニングするクリーニングブレードにおいて、少なくとも、アクリル樹脂、ポリブタジエン樹脂、およびエポキシ樹脂から選択される少なくとも一種を含有し、前記被クリーニング部材表面と接触する第一層と、前記被クリーニング部材表面と接触しない背面層と、から構成され、前記第一層の材料が、下式(1)〜(3)を満たし、前記背面層の材料の10〜60℃における硬度の変化率が、前記第一層の材料よりも小さいことを特徴とする。
・式(1) 7.4≦M≦17
・式(2) 0.039≦α≦0.105
・式(3) 535≧S≧380
但し、式(1)〜(3)中、Mは100%モジュラス(MPa)を表し、αは、応力−歪曲線において、歪量が100%〜200%における歪量変化(Δ歪量)に対する応力変化(Δ応力)の割合{Δ応力/Δ歪量=(歪量200%における応力−歪量100%における応力)/(200−100)}(MPa/%)を表し、Sは、JIS K6251(1993年/ダンベル状3号形試験片使用)に基づいて測定された破断伸び(%)を表す。
本発明のクリーニングブレードは、被クリーニング部材表面と接触する第一層の材料が、式(1)を満たすため、良好なクリーニング性を発揮しつつ、耐磨耗性にも優れる。
100%モジュラスMが、3.92MPa(40kgf/cm2)未満の場合には、耐磨耗性が不充分となり、長期に渡り良好なクリーニング性を維持することができない。また、29.42MPa(300kgf/cm2)を超える場合には、第一層材料が硬過ぎるため、被クリーニング部材に対する追従性が悪化し、良好なクリーニング性を発揮できない。加えて、被クリーニング部材表面を傷つけやすくなる場合がある。
なお、100%モジュラスMは、7.4〜17MPaの範囲内である。
式(2)に示されるαが0.294を超える場合、第一層材料の柔軟性に欠ける。それゆえ、BCOの発生に伴い、像保持体表面に埋没・固着した異物等のように、被クリーニング部材表面に存在する異物、特に表面に埋没・固着した異物が、被クリーニング部材とクリーニングブレードとの接触部を繰り返し通過することにより、クリーニングブレードの第一層先端に大きな応力が繰り返し加わった際に、この応力を効率的に分散できるように変形できないため、比較的短期間の内にエッジ欠けが発生してしまう。従って、早期に欠けが発生するため、長期に渡って良好なクリーニング性を維持することができない。
なお、αは0.039以上0.105以下である。
なお、破断伸びSは380%以上535%以下であり、エッジ欠けに対しては大きい程好ましい反面、破断伸びSが500%より大きい場合は被クリーニング部材に対する追従性(密着性)が増し、被クリーニング部材との摩擦力が増大し、結果として第一層先端の磨耗(エッジ摩耗)が増大し易くなる場合がある。それゆえ、エッジ磨耗の観点から破断伸びSは500%以下であることが好ましく、450%以下であることがより好ましく、400%以下であることが更に好ましい。
スティック&スリップ挙動により接触姿勢が解放されない場合には、第一層先端の姿勢が保たれたまま摺擦が起こるため、局所的な塑性変形が発生しやすくなる。このような局所的な塑性変形が発生すると、第一層先端と被クリーニング部材との密着性が低下し、クリーニング不良が発生し易くなる場合がある。このような局所的な塑性変形を抑制する為には第一層先端は常にスティック&スリップ挙動が行われている事が好ましく、そのためには、使用環境温度の実質的な下限値である温度10℃以上の環境下において、反発弾性Rは、10%以上であることが好ましく、15%以上がより好ましく、20%以上が更に好ましい。
尚、上記反発弾性Rは、前述の通りJISK6255(1996年)に基づいて測定することができる。
また、式(2)に示すαは、応力−歪曲線から求められるものであるが、ここで、応力および歪量は以下に説明する手順・方法により求めたものである。すなわち、JISK6251(1993年)に準拠して、ダンベル状3号形試験片を用い、引張速度500mm/minで計測し、100%歪み時の応力と200%歪み時の応力より求めた。尚、測定装置は、東洋精機(株)製、ストログラフAEエラストマを用いた。
線形弾性体に、正弦波の歪みを定常振動的に与えたとき、応力は式(4)で表される。|E*|は複素弾性率と呼ばれる。また、レオロジー学の理論より、弾性体成分は式(5)、及び粘性体成分は式(6)で表される。ここで、E’は貯蔵弾性率、E''は損失弾性率と呼ばれる。δは応力と歪みとの位相差角を表し、“力学的損失角”と呼ばれるものである。
tanδ値は、式(7)の様にE''/E’で表され、“損失正弦”と呼ばれるものであり、その値が大きい程、その線形弾性体は、ゴム弾性を有するものとなる。
・式(4) σ=|E*|γcos(ωt)
・式(5) E’=|E*|cosδ
・式(6) E''=|E*|sinδ
・式(7) tanδ=E''/E’
tanδ値は、レオペクトラ−DVE−V4(レオロジ−(株)製)によって静止歪み5%、10Hz 正弦波引張加振を温度範囲−60〜100℃で測定した。
このため、BCOの発生に伴い、像保持体表面に埋没・固着した異物等のように、被クリーニング部材表面に存在する異物、特に表面に埋没・固着した異物に対応するために、従来のように画像形成装置内に別途耐磨耗性や耐欠け性を向上させるための装置を新たに設ける必要が無いため、装置の大型化・高コスト化を防止できる。
なお、「ハードセグメント」および「ソフトセグメント」とは、エラストマー材料中で、前者を構成する材料の方が、後者を構成する材料よりも相対的に硬い材料からなり、後者を構成する材料の方が前者を構成する材料よりも相対的に柔らかい材料からなるセグメントを意味する。
従って、上述したガラス転移温度を実現するためには、エラストマー材料のハードセグメントを構成する材料(以下、「ハードセグメント材料」と称す場合がある)のガラス転移温度は、30〜100℃の範囲内であることが好ましく、35〜60℃の範囲内であることがより好ましく、ソフトセグメントを構成する材料(以下、「ソフトセグメント材料」と称す場合がある)のガラス転移温度は、−100〜−50℃の範囲内であることが好ましく、−90〜−60℃の範囲内であることがより好ましい。
ハードセグメント材料比が、46質量%未満の場合には、第一層先端の耐磨耗性が不充分となり、早期に磨耗が起こることにより、長期に渡って良好なクリーニング性が維持できなくなる場合がある。また、ハードセグメント材料比が96質量%を超える場合には、第一層先端が硬くなり過ぎて、柔軟性や伸張性が不充分となり、早期に欠けが発生することにより、長期に渡って良好なクリーニング性が維持できなくなる場合がある。
すなわち、ハードセグメント材料としては、ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。この場合のポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、1000〜4000の範囲内であることが好ましく、1500〜3500の範囲内であることがより好ましい。
重量平均分子量が1000未満の場合は、クリーニングブレードが低温環境下で使用される場合にハードセグメントを構成するポリウレタン樹脂の弾性が失われるために、クリーニング不良が生じやすくなる場合がある。また、重量平均分子量が4000を超える場合は、ハードセグメントを構成するポリウレタン樹脂の永久歪みが大きくなり、第一層先端が、被クリーニング部材に対して接触圧力を保持することができなくなり、クリーニング不良が生じる場合がある。
なお、上述したようなハードセグメント材料として用いられるポリウレタン樹脂としては、例えば、ダイセル化学社製、プラクセル205やプラクセル240などが挙げられる。
なお、物性は、より好ましくは、ガラス転移温度が−10℃以下、25℃における粘度が1000〜3000mPa・s範囲内、重量平均分子量が900〜2800の範囲内である。また、クリーニングブレードを遠心成型を利用して作製する場合、25℃における粘度が600〜3500mPa・s範囲内であることが好ましい。
2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂としては、例えば、総研化学社製のアクトフロー(グレード:UMB−2005B、UMB−2005P、UMB−2005、UME−2005等)を挙げることができ、2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂としては、例えば、出光興産社製、R−45HT等を挙げることができる。
このようなエポキシ樹脂としては、例えば、分子構造の面では、その主鎖構造中に、主鎖の可動性を高くできるような構造(柔軟性骨格)を有するものが好適であり、柔軟性骨格としては、アルキレン骨格や、シクロアルカン骨格、ポリオキシアルキレン骨格等を挙げることができるが、特にポリオキシアルキレン骨格が好適である。
また、物性面では、従来のエポキシ樹脂と比べて、分子量に比して粘度が低いエポキシ樹脂が好適である。具体的には、重量平均分子量が900±100の範囲内であり、25℃における粘度が15000±5000mPa・sの範囲内であることが好ましく、15000±3000mPa・sの範囲内であることがより好ましい。このような特性を有するエポキシ樹脂としては、例えば、大日本インキ化学工業製、EPLICON EXA−4850−150等を挙げることができる。
本発明のクリーニングブレードは、上述の第一層の背面にさらに背面層を設けた複数層構成となっているため、当該背面層が第一層をサポートする役目を担い、1層構成のブレードに比べて、へたり(永久変形)の発生を効果的に防止することができ、長期に渡って良好なクリーニング性能を維持することができる。
へたり(永久変形)の発生を更に確実に防止する観点においては、背面層に用いる材料の永久伸びが、第一層の材料の永久伸びよりも小さいことが好ましい。永久伸びの特性に優れた背面層を第一層の背面に設けることにより、へたり抑制の点において背面層がより効果的にサポート層として機能する。
尚、第一層の材料の永久伸びと背面層の材料の永久伸びとの比(第一層:背面層)は、1:0.1〜1:0.9であることが好ましく、更には1:0.1〜1:0.7であることがより好ましく、1:0.1〜1:0.6であることが特に好ましい。
JIS K6262(1997年)に準拠して、短冊状試験片を用い、100%引張りひずみを与えて24時間放置し、下記式の通り標線間距離より求めることができる。
Ts=(L2−L0)/(L1−L0)×100
Ts:永久伸び
L0:引張り前の標線間距離
L1:引張り時の標線間距離
L2:引張り後の標線間距離
また、上記に列挙した背面層用の材料は、環境依存性の観点においても第一層のサポートの役割を果たすことが好ましい。既述のように、画像形成装置のクリーニングブレード周辺温度つまり使用環境温度は概ね10〜60℃の範囲であるが、当該温度範囲内での温度変化に対し、例えば、クリーニングブレードの接触圧などが変化することは好ましくなく、その観点から、背面層の材料の10〜60℃における硬度の変化率は第一層の材料の硬度の変化率よりも小さい。温度変化による硬度の変化率が小さい材料を背面層として設けることにより、接触圧の環境依存変化の点で当該背面層が第一層をサポートし、接触圧の変化を良好に抑制したクリーニングブレードとすることができる。
尚、第一層の材料の上記硬度の変化率と背面層の材料の硬度の変化率との比(第一層:背面層)は、1:0.1〜1:0.9であることが好ましく、更には1:0.1〜1:0.8であることがより好ましく、1:0.1〜1:0.7であることが特に好ましい。
JIS K6263(1997年)に準拠して、10℃及び60℃の各恒温槽にて保管したサンプルをデュロメータA型を用いて硬度を測定し、10℃時の硬度と60℃時の硬度の差を求めた。
尚、Tgは前記第一層の場合と同様の方法により測定することができる。
また、本発明のクリーニングブレードは、上記のようにして得られた第一層および背面層(3層以上の層構成である場合には複数の背面層)を、相互に貼り合わせることにより作製することができる。上記貼り合わせる方法としては、両面テープ、各種接着剤等が好適に用いられる。
また、成型時に時間差を置いて各層の材料を流し込み、接着層を設けずに材料間で結合させることによって本発明のクリーニングブレードを得ることもできる。
また、背面層によるサポートの効果(へたりの防止、環境依存性の改善など)をより顕著に発揮するため、第一層の厚みはクリーニングブレード全体の厚さに対して35%以下であることが好ましく、更には30%以下であることがより好ましい。
更に、クリーニングブレード全体の厚さとしては、適正な接触圧を確保する適度なコシが必要であるとの観点から、1.5〜2.5mmが好ましく、1.8〜2.2mmがより好ましい。
次に、本発明のクリーニングブレードを用いたクリーニング装置、プロセスカートリッジ、および、画像形成装置について説明する。
本発明のクリーニング装置は、被クリーニング部材表面に接触し、被クリーニング部材表面をクリーニングするクリーニングブレードとして、本発明のクリーニングブレードを備えたものであれば特に限定されない。例えば、クリーニング装置の構成例としては、被クリーニング部材側に開口部を有するクリーニングケース内に、エッジ先端が開口部側となるようにクリーニングブレードを固定すると共に、クリーニングブレードにより被クリーニング部材表面から回収された廃トナー等の異物を異物回収容器に導く搬送部材(搬送オーガ)を備えた構成などが挙げられる。また、本発明のクリーニング装置には、本発明のクリーニングブレードが2つ以上用いられていてもよい。
それゆえ、密着部に保持される研磨剤の量が増加すると、その結果として像ながれの原因である放電生成物のかきとり性を向上させることができ、また、密着部に保持される潤滑剤の量が増加すると、その結果として放電生成物かきとり性を向上させるだけでなく、ブレード先端部と感光体の磨耗を低減することも可能である。
なお、研磨剤や潤滑剤の供給源としては、トナーに外添した研磨剤や潤滑剤や、像保持体に接触するブラシなどの媒体に接触する固形研磨剤などが利用できる。
この場合、トナー保持部材と、このトナー保持部材に付着したトナー像保持体表面の放電生成物を除去するために、放電生成物に起因する像ながれを著しく低減できる。また、クリーニングブレードと像保持体との摩擦を小さくするため、長期的にブレード磨耗を低減することができる。
さらに、像保持体の回転方向に対して、像保持体表面のトナー保持部材が設けられた側よりも回転方向下流側で、且つ、クリーニングブレードが設けられた回転方向上流側の領域にトナー溜まりを形成することも好適である。これによりトナー溜り中のトナーが放電生成物を吸着するため、像ながれをより一層抑制することができる。
トナー保持部材を振動させる動力としては、モーターなどの外部動力源を用いてもよいし、あるいは像保持体やその他画像形成装置の駆動力をギアなどを介してトナー保持部材に伝達してもよい。なお、振動の周期は、トナーがトナー保持部材から離れないように、0.1秒から5秒が好ましい。
これにより、クリーニングブレードで除去されたトナーは上記テープで仕切られた領域に溜り、一定量以上のトナーが、この仕切られた領域に溜ると像保持体に接触する。
なお、上記テープの材料、長さ、あるいは厚さを変えることでトナー溜りのトナー保持量を調整することができ、また、テープにトナーが抜ける穴を設けることによりトナー溜りのトナーを循環させて、随時新しく突入してきたトナーによりトナー溜りを形成することで放電生成物のかきとり性を向上させることもできる。また、トナー溜りによる放電生成物に対するかきとり性を積極的に利用する場合には、トナー保持部材の像保持体への押付け力を小さくして、トナー保持部材とトナー溜りとで放電生成物を所定量だけ除去してもよい。
像保持体の膜厚については、一般的に小さいほど特定の帯電電位を得るための放電量は小さくなるため、膜厚に応じて放電量を調整することで放電生成物の発生量を必要最低限に抑えることが可能である。また、温度が高い、湿度が高いほど特定の帯電電位を得るための放電量は小さくなるため、温度あるいは湿度に応じて放電量を調整することで放電生成物の発生量を必要最低限に抑えることが可能である。放電量を規定するのは、帯電手段として用いられるスコロトロンや帯電ロールの交流電流Iacである。
したがって、像保持体の膜厚や温湿度を何らかの手段で検知して、その結果を元に必要最低限の放電量を規定することで像流れの発生の原因となる放電生成物の発生量を抑制することも有効である。これにより、像流れが発生しても比較的程度が軽くなる上に、このような状況で本発明のクリーニングブレードを利用すれば、像流れを顕著に抑制することも容易である。
プロセスカートリッジや画像形成装置に用いられる像保持体としては、有機感光体や、アモルファスシリコン感光体やセレン系感光体などの無機系の感光体など公知の感光体を用いる事ができるが、コスト、製造性および廃棄性等の点で優れた利点を有する有機感光体が好適に用いられる。
有機感光体としては、導電性基体上に少なくとも感光層が設けられた構成を有するものであれば特に限定されないが、本発明においては、導電性基体上に、電荷発生層と電荷輸送層とをこの順に積層した機能分離型の感光層を有する有機感光体であることがクリーニング性の効果の発現に好適である。また、感光層の表面には必要に応じて表面保護層を設けたり、感光層と導電性基体や、感光層と表面保護層との間に必要に応じて中間層を設けることもできる。
特に、感光層との密着性向上や成膜性向上の点では、例えば、アルミニウム基体の表面に陽極酸化処理を施したものを導電性基体として用いることが好ましい。
また、これらの有機顔料は一般に数種の結晶型を有しており、特にフタロシアニン化合物ではα型、β型などをはじめとしてさまざまな結晶型が知られているが、目的にあった感度その他の特性が得られる顔料であるならば、これらのいずれの結晶型でも用いることが可能である。
電荷発生層を形成する為の塗布液の溶媒として公知の有機溶剤、例えば、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール等の脂肪族アルコール系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、2−ブタノン等のケトン系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチルエーテル等の環状あるいは直鎖状エーテル系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル系溶剤等が挙げられる。
電荷輸送材料としては、p−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物等の電子輸送性化合物、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物などの正孔輸送性化合物があげられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの電荷輸送材料は単独あるいは2種以上混合して用いることができるが、モビリティーの観点から、例えば、以下の構造式(1)〜(3)に示す材料を利用することが好ましい。
なお、構造式(1)および構造式(2)の置換基において、R18、R19、R20は水素原子、置換又は未置換のアルキル基、置換又は未置換のアリール基を表す。mおよびnは0〜2の整数である。
R22、R23は同一でも異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜2のアルキル基で置換されたアミノ基、置換又は未置換のアリール基を表す。
なお、構造式(1)〜構造式(3)の置換基において、Arは、置換又は未置換のアリール基を表す。
像保持体の感光層が、導電性基体上に、電荷発生層と電荷輸送層とをこの順に積層した機能分離型の感光層である場合、電荷輸送層中にフッ素系樹脂粒子が含まれていてもよく、また、電荷輸送層上に設けた表面保護層に架橋構造を有する樹脂が含まれていてもよい。
フッ素系樹脂粒子が電荷輸送層中に添加される場合の含有量は、電荷輸送層を構成する材料全量に対し、0.1〜40質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましく、特には3〜10質量%が好ましい。含有量が0.1質量%未満ではフッ素系樹脂粒子の分散による摩擦低減効果が、像保持体の帯電器が接触型帯電器である場合には不充分となる場合がある。一方、40質量%を越えると電荷輸送層の光透過性及び電荷輸送性が顕著に低下し、かつ、繰返し使用による残留電位の上昇が生じる場合がある。
また、フッ素系樹脂粒子の一次平均粒径は0.05〜1μmが好ましく、0.1〜0.5μmがより好ましい。一次平均粒径が0.05μmを下回ると分散時の凝集が進みやすくなる場合があり、1μmを上回ると画質欠陥が発生しやすくなる場合がある。
架橋構造を有する樹脂としては種々の材料を用いることが出来るが、特性上フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シロキサン樹脂などが好ましく、特にシロキサン系樹脂からなるものが好ましい。このうち特に、一般式(I)や(II)で示される化合物から誘導される構造を有するものが強度、安定性に優れ特に好ましい。
一般式(I)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基、Dは可とう性サブユニット、R2は水素、アルキル基、置換あるいは未置換のアリール基、Qは加水分解性基を表わし、aは1〜3の整数、bは1〜4の整数を表わす。
なお、一般式(I)中のDで示される可とう性サブユニットとしては、−(CH2)n−基を必ず含み、これに−COO−、−O−、−CH=CH−、−CH=N−基を組み合わせた2価の直鎖基であってもよい。なお、−(CH2)n−基のnは1〜5の整数を表す。また、Qで表される加水分解性基としては、−OR基(但し、Rはアルキル基を表す)を表す。
一般式(II)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基、R1はアルキレン基、Zは、−O−、−S−、−NH−、又は、−COO−、mは1〜4の整数を示す。Xは、−O−、又は、−S−を表し、n及びlは0または1を示す。
一般式(I)、(II)で示される化合物のさらに好ましいものとして、有機基Fが特に下記一般式(III)で示されるものを用いたものを挙げることができる。
R7〜R13は、水素、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、もしくは炭素数1〜4のアルコキシ基で置換されたフェニル基、または未置換のフェニル基、炭素数7〜10のアラルキル基、ハロゲンから選択される。
mおよびsは0または1を表わし、qおよびrは1から10の整数、tは1から3の整数を示す。ここで、Xは一般式(I)中に示した−D−Si(R2)(3−a)Qa或いは一般式(II)中の−(X)n(R1)l−ZHで表わされる基を示す。
また構造群3中に示されるWは下記構造群4で示されるものが好ましい。なお、構造群4中、s’は0〜3の整数を示す。
また、表1〜7中の「Ar1」〜「Ar5」の欄に示される構造式中、ベンゼン環に結合する”−S”基は、表1〜7中の「S」の欄に示される一価の基(一般式(I)中の−D−Si(R2)(3−a)Qaで表される構造に相当する基)を意味する。
Si (R2)(4−c) Qc (IV)
一般式(IV)中、R2は水素、アルキル基、置換あるいは未置換のアリール基、Qは加水分解性基を表わし、cは1〜4の整数を表わす。
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等の四官能性アルコキシシラン(c=4);メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、3−(ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パ−フルオロアルキルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パ−フルオロデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パ−フルオロオクチルトリエトシキシラン等の三官能性アルコキシシラン(c=3);ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン等の二官能性アルコキシシラン(c=2);トリメチルメトキシシラン等の1官能アルコキシシラン(c=1)等をあげることができる。膜の強度を向上させるためには3および4官能のアルコキシシランが好ましく、可とう性、製膜性を向上させるためには2および1官能のアルコキシシランが好ましい。
B−(Si(R2)(3−a) Qa) 2 (V)
一般式(V)中、Bは2価の有機基、R2は水素、アルキル基、置換あるいは未置換のアリール基、Qは加水分解性基を表わし、aは1〜3の整数を表わす。
具体的には、以下の表8に示す材料を好ましいものとしてあげることができるが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
アルコール系溶剤に可溶な樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ブチラールの一部がホルマールやアセトアセタール等で変性された部分アセタール化ポリビニルアセタール樹脂などのポリビニルアセタール樹脂(たとえば積水化学社製エスレックB、Kなど)、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、フェノール樹脂などがあげられる。特に、電気特性上ポリビニルアセタール樹脂が好ましい。
一般式(VI)で示される繰り返し構造単位を持つ環状化合物として、市販の環状シロキサンをあげることができる。具体的には、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン等の環状ジメチルシクロシロキサン類、1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラフェニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7,9−ペンタメチル−1,3,5,7,9−ペンタフェニルシクロペンタシロキサン等の環状メチルフェニルシクロシロキサン類、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン等の環状フェニルシクロシロキサン類、3−(3,3,3−トリフルオロプロピル)メチルシクロトリシロキサン等のフッ素含有シクロシロキサン類、メチルヒドロシロキサン混合物、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、フェニルヒドロシクロシロキサンなどのヒドロシリル基含有シクロシロキサン類、ペンタビニルペンタメチルシクロペンタシロキサンなどのビニル基含有シクロシロキサン類等の環状のシロキサン等をあげることができる。これらの環状シロキサン化合物は単独で用いても良いが、それらを混合して用いても良い。
また、同様な目的でシリコーンオイル等のオイルを添加することもできる。シリコーンオイルとしては、たとえば、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、フェニルメチルシロキサン等のシリコーンオイル、アミノ変性ポリシロキサン、エポキシ変性ポリシロキサン、カルボキシル変性ポリシロキサン、カルビノール変性ポリシロキサン、メタクリル変性ポリシロキサン、メルカプト変性ポリシロキサン、フェノール変性ポリシロキサン等の反応性シリコーンオイル等をあげることができる。
例えば、アンバーライト15、アンバーライト200C、アンバーリスト15E(以上、ローム・アンド・ハース社製);ダウエックスMWC−1−H、ダウエックス88、ダウエックスHCR−W2(以上、ダウ・ケミカル社製);レバチットSPC−108、レバチットSPC−118(以上、バイエル社製);ダイヤイオンRCP−150H(三菱化成社製);スミカイオンKC−470、デュオライトC26−C、デュオライトC−433、デュオライト−464(以上、住友化学工業社製);ナフィオン−H(デュポン社製)などの陽イオン交換樹脂;アンバーライトIRA−400、アンバーライトIRA−45(以上、ローム・アンド・ハ−ス社製)などの陰イオン交換樹脂;Zr(O3PCH2CH2SO3H)2,Th(O3PCH2CH2COOH)2などのプロトン酸基を含有する基が表面に結合されている無機固体;スルホン酸基を有するポリオルガノシロキサンなどのプロトン酸基を含有するポリオルガノシロキサン;コバルトタングステン酸、リンモリブデン酸などのヘテロポリ酸;ニオブ酸、タンタル酸、モリブデン酸などのイソポリ酸;シリカゲル、アルミナ、クロミア、ジルコニア、CaO、MgOなどの単元系金属酸化物;シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、ゼオライト類など複合系金属酸化物;酸性白土、活性白土、モンモリロナイト、カオリナイトなどの粘土鉱物;LiSO4,MgSO4などの金属硫酸塩;リン酸ジルコニア、リン酸ランタンなどの金属リン酸塩;LiNO3,Mn(NO3)2などの金属硝酸塩;シリカゲル上にアミノプロピルトリエトキシシランを反応させて得られた固体などのアミノ基を含有する基が表面に結合されている無機固体;アミノ変性シリコーン樹脂などのアミノ基を含有するポリオルガノシロキサンなどが挙げられる。
多座配位子の配合量は、任意に設定することができるが、用いる有機金属化合物の1モルに対し、0.01モル以上、好ましくは0.1モル以上、より好ましくは1モル以上とするのが好ましい。
コーティング液の製造は、無溶媒下で行うこともできるが、必要に応じてメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン;ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;等の他、種々の溶媒が使用できる。このような溶媒としては、沸点が100℃以下のものが好ましく、任意に混合して使用することができる。溶媒量は任意に設定できるが、少なすぎると有機ケイ素化合物が析出しやすくなるため、有機ケイ素化合物1質量部に対し0.5〜30質量部、好ましくは1〜20質量部とするのが好ましい。
本発明のプロセスカートリッジ及びクリーニング装置を配置した画像形成装置や、本発明の画像形成装置に用いられるトナーとしては、公知のトナーであれば特に限定されないが、トナーの形状係数SFが、140未満であることが好ましい。この形状係数SFが140以上になると、良好な転写性等が得られにくくなり、得られる画像の高画質化が困難となる場合がある。
なお、形状係数SFとは下式(13)で定義される値である。
・式(13) SF=ML2/(4A/π)
ここで、MLはトナーの最大長(μm)、Aはトナーの投影面積(μm2)を表す。
まず、スライドグラス上に散布したトナーの光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、50個以上のトナーについて最大長(ML)と投影面積(A)を測定する。次に、個々のトナーについて、最大長の2乗/(4×投影面積/π)、すなわち、ML2/(4A/π)を算出し、これを平均した値を形状係数SFとして求めた。
本発明に用いられるトナーは、通常結着樹脂及び着色剤を含有し、必要に応じて離型剤やその他の添加剤を含有したものである。その結着樹脂は、従来よりトナーに用いられている結着樹脂を用いることができ、特に制限されない。
さらには、これら単独重合体、共重合体又は混合物に、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合系樹脂、又は、それらと前記ビニル系樹脂との混合物、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等を挙げることができる。
また、本発明に用いられるトナーには、平均粒径10〜300nm程度のシリカおよびチタニア等の無機粒子、0.2〜3μm程度の研磨剤、3〜15μm程度の潤滑剤を適宜量外添することができる。このようにして得られたトナーは、例えば、平均粒径35μmのフェライトビーズ等からなるキャリアと混合し二成分現像剤を得ることができる。
次に、本発明のクリーニングブレード、並びに、これを用いた画像形成装置及びクリーニング装置の具体例について、図面を用いてより詳細に説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略模式図であり、いわゆるタンデム型の画像形成装置について示したものである。
図1中、21は本体ハウジング、22、22a〜22dは作像エンジン、23はベルトモジュール、24は記録材供給カセット、25は記録材搬送路、30は各感光体ユニット、31は感光体ドラム、33は各現像ユニット、34はクリーニング装置、35、35a〜35dはトナーカートリッジ、40は露光ユニット、41はユニットケース、42はポリゴンミラー、51は一次転写装置、52は二次転写装置、53はベルトクリーニング装置、61はフィードロール、62はテイクアウェイロール、63はレジストロール、66は定着装置、67は排出ロール、68は排紙部、71は手差し供給装置、72はフィードロール、73は両面記録用ユニット、74は案内ロール、76は搬送路、77は搬送ロール、230は中間転写ベルト、231、232は張架ロール、521は二次転写ロール、531はクリーニングブレードを表す。
ここで、感光体ユニット30は、例えば感光体ドラム31と、この感光体ドラム31を予め帯電する帯電装置(帯電ロール)32と、感光体ドラム31上の残留トナーを除去するクリーニング装置34とを一体的にサブカートリッジ化したものである。
尚、感光体ユニット30を現像ユニット33から切り離して単独のプロセスカートリッジとしてもよいことは勿論である。また、図1中、符号35(35a〜35d)は各現像ユニット33に各色成分トナーを補給するためのトナーカートリッジである(トナー補給経路は図示せず)。
更にまた、中間転写ベルト230の最上流作像エンジン22aの上流側にはベルトクリーニング装置53が配設されており、中間転写ベルト230上の残留トナーを除去するようになっている。
更にまた、本体ハウジング21には両面記録用ユニット73が付設されており、この両面記録用ユニット73は、記録材の両面に画像記録を行う両面モード選択時に、片面記録済みの記録材を排出ロール67を逆転させ、かつ、入口手前の案内ロール74にて内部に取り込み、適宜数の搬送ロール77にて内部の記録材戻し搬送路76に沿って記録材を搬送し、再度レジストロール63側へと供給するものである。
図2は、本発明のクリーニング装置の一例を示す模式断面図であり、図1中に示すクリーニング装置34と共にサブカートリッジ化された感光体ドラム31、帯電ロール32や、現像ユニット33も同時に示した図である。
図2中、32は帯電ロール(帯電装置)、331はユニットケース、332は現像ロール、333はトナー搬送部材、334は搬送パドル、335はトリミング部材、341はクリーニングケース、342はクリーニングブレード、344はフィルムシール、345は搬送オーガを表す。
図3は、本発明のクリーニングブレードの一例を示す模式断面図であり、図2中に示すクリーニングブレード342を、これに接触する感光体ドラム31と共に示した図である。ここで、図3中、342aはクリーニング第一層、342bは背面層を表す。
図3に示すクリーニングブレード342は、感光体ドラム31と接触するクリーニング第一層342aと、クリーニング第一層342aの感光体ドラム31が設けられた面と反対側の面に設けられた背面層342bとの二層からなる。
尚、本実施の形態では、各作像エンジン22(22a〜22d)の全てのクリーニング装置34において、クリーニングブレード342として本発明のクリーニングブレードが用いられているほか、ベルトクリーニング装置53で用いられるクリーニングブレード531も本発明のクリーニングブレードが用いられてもよい。
現像に際しては、現像ロール332に現像剤を供給した後、例えばトリミング部材335にて現像剤を層厚規制した状態で、感光体ドラム31に対向する現像領域に搬送される。
なお、二成分現像剤を使用した場合、BCOの発生に伴い、キャリア片が、感光体ドラム31表面に埋没・固着してしまうような場合がある。しかし、この場合においても、クリーニング装置34は本発明のクリーニングブレードを具備したものであるため、長期に渡って欠けの発生を抑制しつつ、良好なクリーニング性能を維持し続けることができる。
また、本実施の形態で使用されるトナーは、上述したようなトナーを用いることができるが、転写性や画質の点からは、形状係数SFが140未満であることが好ましい。
一方、各作像エンジン22(22a〜22d)において、感光体ドラム31上の残留トナーはクリーニング装置34にて清掃され、また、中間転写ベルト230上の残留トナーはベルトクリーニング装置53にて清掃される。
このような作像過程において、夫々の残留トナーはクリーニング装置34(又はベルトクリーニング装置53)によって清掃される。
図4は、本発明のクリーニングブレードの固定方法の一例を示す概略模式図であり、図中、342がクリーニングブレード、342cがバネ材、342dがホルダーを意味する。図4に示されるようにクリーニングブレード342は、その片面(感光体と接触しない側の面)が、板状のバネ材342cに接合固定されており、このバネ材342cのクリーニングブレードが固定された側と反対側の部分はホルダー342dに取り付けられている。バネ材342cとしては、塑性変形が起こりにくく、ヤング率の温度依存性の低いSUS等の金属部材が利用できる。
図4に示したようにバネ材やホルダを介してクリーニング装置のフレーム部材にクリーニングブレードを固定した場合には、クリーニングブレードの加圧に関してはバネ材が担うため、クリーニング装置のフレーム部材に対してクリーニングブレードを固定した場合と比べると、クリーニングブレードのへたりを抑制すると共に接触圧の環境依存性も小さくできる。それゆえ、長期に渡って感光体に対するクリーニングブレードの接触圧が安定し、優れたクリーニング性能が維持できる。
<クリーニングブレードA1>
はじめに、第一層用の部材を以下のようにして形成した。
まず、ポリオール成分として、ポリカプロラクトンポリオール(ダイセル化学社製、プラクセル205、平均分子量529、水酸基価212KOHmg/g)及びポリカプロラクトンポリオール(ダイセル化学社製、プラクセル240、平均分子量4155、水酸基価27KOHmg/g)とからなるハードセグメント材料と、2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂(綜研化学社製、アクトフローUMB−2005B)からなるソフトセグメント材料とを、8:2(質量比)の割合で混合した。
なお、この反応で使用したイソシアネート化合物量は、反応系に含まれる水酸基に対するイソシアネート基の比(イソシアネート基/水酸基)が0.5となるように選択したものである。
続いて、上記イソシアネート化合物を更に34.3部加え、窒素雰囲気下で70℃で3時間反応させて、プレポリマーを得た。
なお、プレポリマーの使用に際して利用したイソシアネート化合物の全量は40.56部である。
脱水処理したポリテトラメチルエーテルグリコールに、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネートを混入し120℃で15分反応させ、生成したプレポリマーに硬化剤として1,4−ブタジオールおよびトリメチロールプロパンを併用したものを用いた。
ハードセグメント材料としてはクリーニングブレードA1の作製に用いたのと同様のハードセグメント材料を用い、ソフトセグメント材料としては2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂(出光興産社製、R−45HT)を用い、ハードセグメント材料とソフトセグメント材料とを8:2の割合で混合した。
この混合物を用いて第一層形成用組成物を調製した以外は、上記クリーニングブレードA1と同様にして第一層および第二層を形成し、クリーニングブレードA2を得た。
ハードセグメント材料としてはクリーニングブレードA1の作製に用いたのと同様のハードセグメント材料を用い、ソフトセグメント材料としては2つ以上のエポキシ基を含むエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業製、EPICLON EXA−4850−150)を用い、ハードセグメント材料とソフトセグメント材料とを8:2の割合で混合した。
この混合物を用いて第一層形成用組成物を調製した以外は、上記クリーニングブレードA1と同様にして第一層および第二層を形成し、クリーニングブレードA3を得た。
クリーニングブレードA1の作製において、ハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合比率を9:1とし、この混合物を用いて第一層形成用組成物を調製した以外は、上記クリーニングブレードA1と同様にして第一層および第二層を形成し、クリーニングブレードA4を得た。
クリーニングブレードA1の作製において、ハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合比率を96:4とし、この混合物を用いて第一層形成用組成物を調製した以外は、上記クリーニングブレードA1と同様にして第一層および第二層を形成し、クリーニングブレードA5を得た。
クリーニングブレードA1の作製において、ハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合比率を98:2とし、この混合物を用いて第一層形成用組成物を調製した以外は、上記クリーニングブレードA1と同様にして第一層および第二層を形成し、クリーニングブレードA6を得た。
ハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合物の代わりにポリオール成分のみを用い、ブレード形成用組成物B1を調製した。
具体的には、ポリオール成分としてのコロネート4086(日本ポリウレタン工業(株)製)100部に対して、イソシアネート化合物としてニッポラン4038(日本ポリウレタン工業(株)製)6.8部加え、窒素雰囲気下で70℃で3時間反応させてプレポリマーを得た。
ポリオール成分としてのコロネート4370(日本ポリウレタン工業(株)製)100部に対して、イソシアネート化合物としてニッポラン4379(日本ポリウレタン工業(株)製)75部加え、窒素雰囲気下で70℃で3時間反応させてプレポリマーを得た。
この混合物を用いてブレード形成用組成物B2を調製した以外は、上記クリーニングブレードB1と同様にして、一層構成のクリーニングブレードB2を得た。
ポリオール成分としてのコロネート4370(日本ポリウレタン工業(株)製)100部に対して、イソシアネート化合物としてニッポラン4379(日本ポリウレタン工業(株)製)85部加え、窒素雰囲気下で70℃で3時間反応させてプレポリマーを得た。
この混合物を用いてブレード形成用組成物B3を調製した以外は、上記クリーニングブレードB1と同様にして、一層構成のクリーニングブレードB3を得た。
ポリオール成分としてのコロネート4370(日本ポリウレタン工業(株)製)100部に対して、イソシアネート化合物としてニッポラン4379(日本ポリウレタン工業(株)製)90部加え、窒素雰囲気下で70℃で3時間反応させてプレポリマーを得た。
この混合物を用いてブレード形成用組成物B4を調製した以外は、上記クリーニングブレードB1と同様にして、一層構成のクリーニングブレードB4を得た。
クリーニングブレードB1の作製において調製した前記ブレード形成用組成物B1を用いて、第一層を形成した以外は、前記クリーニングブレードA1と同様にしてニ層構成のクリーニングブレードB5を得た。
クリーニングブレードB2の作製において調製した前記ブレード形成用組成物B2を用いて、第一層を形成した以外は、前記クリーニングブレードA1と同様にしてニ層構成のクリーニングブレードB6を得た。
クリーニングブレードB3の作製において調製した前記ブレード形成用組成物B3を用いて、第一層を形成した以外は、前記クリーニングブレードA1と同様にしてニ層構成のクリーニングブレードB7を得た。
第二層用部材を、下記表9〜11に示すように永久伸びが第一層よりも大きいものに変更した以外は、上記クリーニングブレードB5と同様にして第一層および第二層を形成し、クリーニングブレードB8を得た。
第二層用部材を、下記表9〜11に示すように硬度変化率が第一層よりも大きいものに変更した以外は、上記クリーニングブレードB5と同様にして第一層および第二層を形成し、クリーニングブレードB9を得た。
<感光体A>
4部のポリビニルブチラール樹脂(エスレックBM−S、積水化学社製)を溶解したn−ブチルアルコール170部に、有機ジルコニウム化合物(アセチルアセトンジルコニウムブチレート)30部および有機シラン化合物(γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)3部を添加、混合撹拌して下引層形成用の塗布液を得た。
この塗布液を、ホーニング処理により粗面化された外径40mmのアルミニウム支持体の上に浸漬塗布し、室温(23℃)で5分間風乾を行った後、支持体を10分間で50℃に昇温し、50℃、85%RH(露点47℃)の恒温恒湿槽中に入れて、20分間加湿硬化促進処理を行った。その後、熱風乾燥機に入れて170℃で10分間乾燥を行い下引層を形成した。
次に、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン40部とビスフェノールZポリカーボネート樹脂(分子量40,000)60部とを、テトロヒドロフラン235部及びモノクロロベンゼン100部に十分に溶解混合して得られた塗布液を、電荷発生層まで形成したアルミニウム支持体上に浸漬塗布し、120℃で40分乾燥することにより、膜厚24μmの電荷輸送層を形成し、感光体Aを得た。
以上に説明したクリーニングブレードA1〜A3、B1〜B9を以下の表に示すように画像形成装置(富士ゼロックス社製、DocuCenter Color 400CP)に取りつけ、各種評価を行った。結果を以下の表に示す。
また、実施例1〜3に用いたクリーニングブレードの第一層用部材、および比較例1〜3に用いたクリーニングブレードの歪量と応力の関係を示すグラフを図5に示す。
−エッジ磨耗−
エッジ磨耗の評価に際しては、高温高湿環境(28℃、85RH%)下にて、感光体の積算回転数が100KサイクルになるまでA4用紙(210×297mm、富士ゼロックス社製、P紙)を用いて画像形成させた後のクリーニングブレードのエッジ先端の磨耗と、クリーニング不良とを併せて評価して判断した。
なお、テストに際しては、感光体とクリーニングブレードとの接触部における潤滑効果を小さくした過酷な条件で評価するために、形成する画像の像密度を1%とした。
また、クリーニング不良の評価は、上記のテスト終了後に、未転写ベタ画像(ベタ画像サイズ:400mm×290mm)が形成されたA3用紙を、感光体とクリーニングブレードとの間に、通常のプロセススピードで給紙して、未定着画像の搬送方向最後端部分が感光体とクリーニングブレードとの接触部を通過し終えた直後に実機を停止し、トナーの擦り抜け有無を目視で確認し、顕著な擦り抜けが認められる場合をクリーニング不良とした。
なお、エッジ先端の磨耗や欠けにより、トナーを塞き止める部位が欠落している場合はエッジ磨耗深さや欠け深さが大きい程、上述したテストでクリーニング不良が発生し易くなるため、上記テストはエッジ先端の磨耗や欠けの定性的評価に有用である。
エッジ磨耗の評価基準を以下に示す。なお、許容範囲はG0〜G2である。
G1;エッジ磨耗深さ3μm以下であり、クリーニング不良未発生
G2;エッジ磨耗深さ3μmを超え5μm以下であり、クリーニング不良未発生
G3;エッジ磨耗深さ3μmを超え5μm以下であり、クリーニング不良発生
G4;エッジ磨耗深さ5μmを超え10μm以下であり、クリーニング不良発生
G5;エッジ磨耗深さ10μmを超え、クリーニング不良発生
エッジ欠けは、感光体表面に付着した異物が、感光体とクリーニングブレードとの接触部を何度も通過する事により発生する。それゆえ、クリーニングブレードの弾性が低下して、クリーニングブレードが異物と衝突した際のストレスが大きくなりやすい条件である低温低湿(10℃、15%RH)環境下において、5Kサイクル毎に5mm幅のトナーバンドを作製しつつ感光体ドラムを100Kサイクル走行させた後のエッジ欠けの深さ及び個数を測定した。
エッジ欠け深さは、クリーニングブレードの断面側をキーエンス社製、レーザー顕微鏡VK−8510により観察した際に、感光体表面側のエッジ欠落部深さを計測した。この際、幅が5μm以上の欠けの個数を評価した。エッジ欠けの評価基準を以下に示す。なお、許容範囲はG0〜G2である。
G1;1〜5個
G2;6〜10個
G3;11〜20個
G4;21〜30個
G5;31個以上
感光体傷は、10万サイクル走行させた後にハーフトーン画像をプリントし、プリント上に感光体傷による白筋有無を評価した。感光体傷の評価基準を以下に示す。なお、許容範囲は○である。
○:プリント上白筋未発生
×:プリント上白筋発生
感光体磨耗レートは、試験前と試験後の感光体の膜厚を渦電流式の膜厚計で計測しその差分にて算出し、感光体1000cycle当りの感光体磨耗レートとして算出した。
クリーニングブレードを取り付けたプロセスカートリッジを、高温・高湿環境である45℃、95%RHの恒温・恒湿層に1週間放置し、放置前後のクリーニングブレードの食込み量の差をへたり量とした。許容範囲は0.2mm以下である。
尚、食い込み量の測定は、感光体の中心からクリーニングブレードエッジ先端までの距離を計測可能な非接触のレーザー変位計(キーエンス社製、商品名:LK−035)にて測定し、食込み量の変化を求めた。
湿度50%RHの環境下にて、温度が10℃及び60℃の恒温槽を準備し、それぞれの温度にてクリーニングブレードをプレートに0mm、0.4mm、0.8mm、1.2mm、1.6mm食い込ませた際のプレートにかかる荷重を測定し、10℃と60℃の環境での食込み量に対する荷重の傾きの差を環境依存性の指標として求めた(10℃環境での傾き÷60℃環境での傾き)。該指標が大きい程、環境依存性が大きいとみなすことができ、許容範囲は1.2以下である。
尚、プレートにかかる荷重の測定は、荷重を測定する為のロードセル(共和電業社製、商品名:LM−1KA)を2つ配置した上にブレードが接触する上記プレートを設け、ブレードの食込み量を上記数値に可変しながら荷重を測定した。
上記「エッジ欠け、感光体傷、へたり、環境依存性」の各テスト終了後に、未転写ベタ画像(ベタ画像サイズ:300mm×400mm)を一次転写をオフにした状態で、通常のプロセススピードで感光体上に作像して、未定着ベタ画像の搬送方向最後端部分が感光体とクリーニングブレードとの接触部を通過し終えた直後に実機を停止し、トナーの擦り抜け有無を目視で確認し、以下の基準により評価した。
○:擦り抜けなし
△:擦り抜けが認められるが僅か(擦り抜けが次プリント上に現れる等の問題なし)
×:顕著な擦り抜けが認められる
前記クリーニングブレードA4〜A6を以下の表に示すように画像形成装置(富士ゼロックス社製、DocuCenter Color 400CP)に取りつけ、エッジの局所変形などの各種評価を行った。結果を以下の表に示す。
−エッジ局所変形の評価方法−
エッジの局所変形は、ゴム弾性が低下しスティック&スリップ挙動が鈍くなる低温低湿環境(10℃、15RH%)下にて、感光体の積算回転数が100KサイクルになるまでA4用紙(210×297mm、富士ゼロックス社製、P紙)を用いて画像形成させた後のクリーニングブレードのエッジ先端の変形と、クリーニング不良とを併せて評価して判断した。
なお、テストに際しては、感光体とクリーニングブレードとの接触部における潤滑効果を小さくした過酷な条件で評価するために、形成する画像の像密度を1%とした。
また、クリーニング不良の評価は、上記のテスト終了後に、未転写ベタ画像(ベタ画像サイズ:400mm×290mm)が形成されたA3用紙を、感光体とクリーニングブレードとの間に、通常のプロセススピードで給紙して、未定着画像の搬送方向最後端部分が感光体とクリーニングブレードとの接触部を通過し終えた直後に実機を停止し、トナーの擦り抜け有無を目視で確認し、局所変形が起っている部分に対応するように顕著な擦り抜けが認められる場合をクリーニング不良とした。
エッジ局所変形の評価基準を以下に示す。
○:エッジの局所変形は全く観察されず、これに起因するクリーニング不良も発生しなかった。
△:エッジの局所変形が観察されたが、これに起因するクリーニング不良は発生しなかった。
×:エッジの局所変形が観察され、且つこれに起因するクリーニング不良が発生した。
22、22a〜22d 作像エンジン
23 ベルトモジュール
24 記録材供給カセット
25 記録材搬送路
30 感光体ユニット
31 感光体ドラム
32 帯電ロール
33 各現像ユニット
34 クリーニング装置
35、35a〜35d トナーカートリッジ
40 露光ユニット
41 ユニットケース
42 ポリゴンミラー
51 一次転写装置
52 二次転写装置
53 ベルトクリーニング装置
61 フィードロール
62 テイクアウェイロール
63 レジストロール
66 定着装置
67 排出ロール
68 排紙部
71 手差し供給装置
72 フィードロール
73 両面記録用ユニット
74 案内ロール
76 搬送路
77 搬送ロール
230 中間転写ベルト
231、232 張架ロール
331 ユニットケース
332 現像ロール
333 トナー搬送部材
334 搬送パドル
335 トリミング部材
341 クリーニングケース
342 クリーニングブレード
342a クリーニング第一層
342b 背面層
342c バネ材
342d ホルダー
344 フィルムシール
345 搬送オーガ
521 二次転写ロール
531 クリーニングブレード
Claims (10)
- 被クリーニング部材表面に接触し、前記被クリーニング部材表面をクリーニングするクリーニングブレードにおいて、
少なくとも、アクリル樹脂、ポリブタジエン樹脂、およびエポキシ樹脂から選択される少なくとも一種を含有し、前記被クリーニング部材表面と接触する第一層と、前記被クリーニング部材表面と接触しない背面層と、から構成され、
前記第一層の材料が、下式(1)〜(3)を満たし、
前記背面層の材料の10〜60℃における硬度の変化率が、前記第一層の材料よりも小さいことを特徴とするクリーニングブレード。
・式(1) 7.4≦M≦17
・式(2) 0.039≦α≦0.105
・式(3) 535≧S≧380
〔但し、式(1)〜(3)中、Mは100%モジュラス(MPa)を表し、αは、応力−歪曲線において、歪量が100%〜200%における歪量変化(Δ歪量)に対する応力変化(Δ応力)の割合{Δ応力/Δ歪量=(歪量200%における応力−歪量100%における応力)/(200−100)}(MPa/%)を表し、Sは、JIS K6251(ダンベル状3号形試験片使用)に基づいて測定された破断伸び(%)を表す。〕 - 前記破断伸びSが500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。
- 前記第一層の材料のガラス転移温度が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。
- 温度10℃以上の環境下において、前記第一層の材料のJIS K6255に基づき測定された反発弾性が10%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のクリーニングブレード。
- 前記第一層の厚さが、クリーニングブレード全体の厚さの35%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のクリーニングブレード。
- 前記背面層の材料の永久伸びが、前記第一層の材料よりも小さいことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のクリーニングブレード。
- 前記背面層の材料のガラス転移温度が10℃以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のクリーニングブレード。
- 請求項1〜7のいずれか1つに記載のクリーニングブレードを備えたクリーニング装置。
- 画像形成装置に対して脱着可能であり、且つ請求項8に記載のクリーニング装置を備えるプロセスカートリッジ。
- 被クリーニング部材と、該被クリーニング部材表面に接触し、前記被クリーニング部材表面をクリーニングするクリーニングブレードと、を備え、
前記クリーニングブレードとして請求項1〜7のいずれか1つに記載のクリーニングブレードを用いる画像形成装置。
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