JP5006657B2 - Development blade - Google Patents
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Description
本発明は、現像ブレードに係り、特にレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真画像形成装置の現像装置に用いられる現像ブレード関する。 The present invention relates to a developing blade, and more particularly to a developing blade used in a developing device of an electrophotographic image forming apparatus such as a laser printer, a copying machine, and a facsimile machine.
電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置では、感光体ドラム上に形成された潜像を現像するための現像装置を備えている。 An image forming apparatus using an electrophotographic image forming process includes a developing device for developing a latent image formed on a photosensitive drum.
現像装置としては、例えば、図５に示されるように、ホッパー７２、現像ローラ７３、回動可能な攪拌板７４、現像ブレード７５を備えてなる構造の現像装置７１が知られている（特許文献１）。
As a developing device, for example, as shown in FIG. 5, a developing
このような現像装置７１においては、ホッパー７２内の現像剤７６が攪拌板７４により現像ローラ７３に供給され、現像ブレード７５と現像ローラ７３との摩擦帯電により現像ローラ７３の周面上に現像剤が薄層で均一に担持される。そして、潜像が形成されている感光体ドラム７７に現像ローラ７３から現像剤７６が移行して現像が行われる。
現像ブレード７５としては、例えば、金属製の支持部材８２の端側部に沿って弾性部材からなるブレード部材８４が形成された構造のものが知られている。
In such a developing
As the developing
現像プレート７５のブレード部材８４に用いられる弾性部材は、例えば、ウレタンゴムから形成されている。このようなウレタンゴムからなる弾性部材を形成するに際しては、ウレタンゴムを金型のキャビティ内に注入した後に硬化させることにより、所定の形状の弾性部材が成形される。
The elastic member used for the
従来より、ウレタンゴムは、その柔軟性、耐熱性、耐久性等の優れた物性をそのまま生かすために、ウレタンゴム内に特別な機能を発揮させるための添加物をわざわざ添加させて成形物を形成するという試みはなされていなかった。 Conventionally, in order to make use of its excellent physical properties such as flexibility, heat resistance, durability, etc., urethane rubber has been purposely added to urethane rubber to form a molded product. No attempt was made to do.
しかしながら、弾性部材からなるブレード部材８４の耐刷性を向上させることは、製品の品質を長期に亘って確実に保証できることに繋がり、極めて重要なファクターであると言える。
However, improving the printing durability of the
このような実状のもとに本発明は、創案されたものであり、その目的は、実用的な範囲でウレタンゴムの柔軟さ等の物性を損なうことなく摩擦係数を下げてすべり易くして、ゴムの磨耗量を減少させ、画質を損なうことなく、現像ブレードの耐刷性を向上させることを目的とする。 Under such circumstances, the present invention was invented, and its purpose is to make it easy to slip by reducing the friction coefficient without impairing the physical properties such as flexibility of urethane rubber within a practical range. The object is to improve the printing durability of the developing blade without reducing the amount of rubber wear and without impairing the image quality.
このような課題を解決するために、本発明は、支持部材の端側部にブレード部材を有する現像ブレードであって、前記ブレード部材は、ウレタンゴムを主成分として構成されており、このウレタンゴムに添加成分として、超高分子量ポリエチレンが含有されてなるように構成される。 In order to solve such a problem, the present invention provides a developing blade having a blade member on an end side portion of a support member, and the blade member is mainly composed of urethane rubber. It is comprised so that ultra high molecular weight polyethylene may be contained as an additive component.
また、本発明の現像ブレードの好ましい態様として、前記超高分子量ポリエチレンは、１００万以上の分子量を有し、その平均粒子サイズが２０〜１２５μｍの粉末であり、ウレタンゴム１００重量部に対して１〜３０重量部の割合で含有されてなるように構成される。 As a preferred embodiment of the developing blade of the present invention, the ultra high molecular weight polyethylene is a powder having a molecular weight of 1 million or more and an average particle size of 20 to 125 μm, and is 1 to 100 parts by weight of urethane rubber. It is comprised so that it may contain by the ratio of -30 weight part.
また、本発明の現像ブレードの好ましい態様として、前記超高分子量ポリエチレンは、その表面が活性化されており、その表面にーＯＨ基、−ＣＯＯＨ基が生成されてなるように構成される。 As a preferred embodiment of the developing blade of the present invention, the ultra high molecular weight polyethylene is configured such that the surface thereof is activated and —OH groups and —COOH groups are generated on the surface.
また、本発明の現像ブレードの好ましい態様として、前記ブレード部材の摩擦係数は１．
２以下であるように構成される。
As a preferred embodiment of the developing blade of the present invention, the friction coefficient of the blade member is 1.
It is comprised so that it may be 2 or less.
本発明の現像ブレードにおけるブレード部材は、ウレタンゴムを主成分として構成されており、このウレタンゴムに添加成分として、超高分子量ポリエチレンが含有されてなるように構成されているので、実用的な範囲でウレタンゴムの柔軟さ等の物性を損なうことなく摩擦係数を下げてすべり易くして、ゴムの磨耗量を減少させ、画質を損なうことなく、現像ブレードの耐刷性を向上させることができる。 The blade member in the developing blade of the present invention is composed of urethane rubber as a main component, and is configured to contain ultrahigh molecular weight polyethylene as an additive component in this urethane rubber, so that it is a practical range. Thus, the friction coefficient can be lowered to facilitate sliding without impairing the physical properties such as flexibility of the urethane rubber, the amount of rubber wear can be reduced, and the printing durability of the developing blade can be improved without impairing the image quality.
また、摩擦係数を下げてすべり易くすることにより、付随的な効果として、現像ロールと現像ブレードの接触による力を小さくすることができ、駆動モータの小型化による省エネルギー化や、装置のコンパクト化を図ることが可能となる。 In addition, by reducing the coefficient of friction and making it easier to slide, as an incidental effect, the force caused by the contact between the developing roll and the developing blade can be reduced. It becomes possible to plan.
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明は、例えば、図１に示されるように支持部材８２の端側部にブレード部材８４を有する現像ブレード７５に関するものであって、その要部は、ブレード部材８４の組成材料にある。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
The present invention relates to, for example, a developing
本発明の要部であるブレード部材８４は、ウレタンゴムを主成分として構成されており、このウレタンゴムに添加成分として、超高分子量ポリエチレンが含有されている。
The
本発明で用いられるブレード部材８４の形状は、特に制限されるものではない。例えば、図１〜図３に示されているいずれのブレード部材８４の形状としてもよい。支持部材８２としては、例えば、ステンレス鋼、バネ用リン青銅などの金属基板を適宜選定して用いればよい。セラミック基板や樹脂基板とすることもできる。
The shape of the
ブレード部材８４の主成分であるウレタンゴム（エラストマーも含む概念）は、例えば、ナフタリンジイソシアナートなどの二価のイソシアナート化合物に、末端がーＯＨ基であるポリエステル（アジピン酸などとグリコールの反応生成物）あるいはポリエーテルを反応させ、両末端がーＮＣＯ基あるいは、ーＯＨ基の線状ポリエステルをつくり、これらに水、ジアミン、グリコール、あるいはジイソシアナート、硫黄などを架橋剤として反応させることにより得られる弾性体である。架橋剤のほかに、過酸化物などを硬化剤として用い、また、架橋しないものをも含む。
Urethane rubber (concept including elastomers), which is the main component of the
次いで、このようなウレタンゴムに添加される添加成分について詳細に説明する。 Next, additional components added to such urethane rubber will be described in detail.
〔超高分子量ポリエチレン〕
本発明で使用される超高分子量ポリエチレンは、１００万以上、特に１００万〜５００万の分子量を有し、その平均粒子サイズは、２０〜１２５μｍ、好ましくは３５〜１００μｍの粉末として構成されている。超高分子量ポリエチレンの中には炭化チタン微粒子が練り込まれたものであってもよい。
[ Ultra high molecular weight polyethylene ]
The ultra high molecular weight polyethylene used in the present invention has a molecular weight of 1,000,000 or more, particularly 1,000,000 to 5,000,000, and the average particle size is configured as a powder of 20 to 125 μm, preferably 35 to 100 μm. . In ultra high molecular weight polyethylene, titanium carbide fine particles may be kneaded.
本発明で使用される超高分子量ポリエチレンは、その表面が活性化されており、その表面にーＯＨ基、−ＣＯＯＨ基が生成されてなるものが望ましい。表面を活性化させることにより、主成分であるウレタンゴム中への分散性や接着性を向上させることができるからである。 The ultra high molecular weight polyethylene used in the present invention preferably has an activated surface, and an —OH group and —COOH group are generated on the surface. This is because by activating the surface, it is possible to improve dispersibility and adhesiveness in the main component of urethane rubber.
このような超高分子量ポリエチレンは、ウレタンゴム１００重量部に対して１〜３０重量部、好ましくは、３〜２０重量部、さらに好ましくは、５〜１０重量部の割合で含有される。この割合が１重量部未満であると、超高分子量ポリエチレンの添加による摩擦係数の低減化や耐磨耗性の向上が十分とならないという不都合が生じてしまう。この一方で、この割合が３０重量部を超えると、添加成分である超高分子量ポリエチレンが添加過多の状態となってしまい、ウレタンゴムがもつ柔軟性等の物性が実用的な許容範囲を超えてしまうという不都合が生じる傾向にある。 Such ultra high molecular weight polyethylene is contained in an amount of 1 to 30 parts by weight, preferably 3 to 20 parts by weight, and more preferably 5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of urethane rubber. When this proportion is less than 1 part by weight, there is a disadvantage that the reduction of the friction coefficient and the improvement of the wear resistance are not sufficient due to the addition of the ultrahigh molecular weight polyethylene. On the other hand, if this ratio exceeds 30 parts by weight, the ultrahigh molecular weight polyethylene as an additive component is in an excessively added state, and the physical properties such as flexibility of urethane rubber exceed the practical allowable range. The inconvenience that it will end up tends to occur.
超高分子量ポリエチレンとしては、具体的に、商品名「インヘンス（inhance）」（米国フルオロシール社）、商品名「ミペロン（mipelon）」（三井化学社）等が好適例として挙げられる。 Specific examples of the ultrahigh molecular weight polyethylene include a trade name “inhance” (Fluoroseal Inc., USA), a trade name “mipelon” (Mitsui Chemicals), and the like.
以下、具体的な実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
（実験例１）
主成分であるウレタンゴムへ添加すべき添加剤として超高分子量ポリエチレン（商品名「インヘンス（inhance）」型番：ＵＨ−１２５０）を準備した。
(Experimental example 1)
Ultra high molecular weight polyethylene (trade name “inhance” model number: UH-1250) was prepared as an additive to be added to urethane rubber, which is the main component.
この超高分子量ポリエチレンは、平均粒径が３０μｍであり、分子量が約５０〜６００万のものを用いた。 The ultra high molecular weight polyethylene having an average particle diameter of 30 μm and a molecular weight of about 500 to 6 million was used.
このような超高分子量ポリエチレンからなる添加剤をウレタンゴム１００重量部に対して下記表１に示されるような割合（重量部）で添加して物性測定用の各種サンプルを作製した。 Various additives for measuring physical properties were prepared by adding such an additive composed of ultrahigh molecular weight polyethylene at a ratio (parts by weight) shown in Table 1 below with respect to 100 parts by weight of urethane rubber.
作製した各サンプルを用いて、（１）硬さ（Duro-A）：ＪＩＳ Ｋ６２５３、（２）引っ張り強さ：ＪＩＳ Ｋ６２５１、および（３）伸び：ＪＩＳ Ｋ６２５１を、それぞれ、求めた。また、実際に現像ブレードとして機能する形態のものを作製し、このものを電子写真画像形成装置の現像装置に組み込んで実際の稼動実験を行なった。稼動実験の結果、問題なしと判断の場合には符号「○」を、問題有りと判断の場合には、符号「×」として示した。判断の境界レベルとして画像形成の際にスジや帯が発生する場合は問題有りと判断される。 Using each of the prepared samples, (1) hardness (Duro-A): JIS K6253, (2) tensile strength: JIS K6251 and (3) elongation: JIS K6251 were determined. Also, a device that actually functions as a developing blade was produced, and this was incorporated into a developing device of an electrophotographic image forming apparatus, and an actual operation experiment was conducted. As a result of the operation experiment, a symbol “◯” is shown when there is no problem, and a symbol “X” is shown when there is a problem. If streaks or bands occur during image formation as the determination boundary level, it is determined that there is a problem.
結果を下記表１に示す。 The results are shown in Table 1 below.
表１に示される結果より、添加剤として超高分子量ポリエチレンを用いた場合において、含有量１〜３０重量部の範囲においては、現像ブレードとしての機能を果たす上では特に問題が生じないことが確認された。 From the results shown in Table 1, when ultra high molecular weight polyethylene was used as an additive, it was confirmed that there was no particular problem in fulfilling the function as a developing blade in the content range of 1 to 30 parts by weight. It was done.
次いで、上記表１におけるサンプルＩ−１〜Ｉ−９の組成で作製した試料を用いて、下記の要領で摩擦磨耗試験を実施した。 Subsequently, the frictional wear test was implemented in the following way using the sample produced with the composition of the samples I-1 to I-9 in Table 1 above.
（摩擦磨耗試験）
測定装置の概略図面を図６に示した。
( Friction wear test )
A schematic drawing of the measuring apparatus is shown in FIG.
図６に示されるように試料ディスクを回転ステージに固定し、上部より固定された試料ボールを接触させた。この際、試料ボールおよびボール固定に使用する治具類は、ジンバルにより全体のバランスを調整することで、試料ボールにかかる垂直荷重は取り除くように設定した。試料ボールに上部に負荷ウエイトをのせ、試料ボールを介して試料に荷重ウエイト分の垂直荷重を印加させた。回転ステージの中心から試料ボールの位置を設定した距離ずらした後に、ステージを回転させることで試料上に設定した距離を半径とする円周上を試料ボールをすべらせ、この時、試料と試料ボールの間に生じる摩擦力を荷重センサで計測するようにした。 As shown in FIG. 6, the sample disk was fixed to the rotary stage, and the sample ball fixed from above was brought into contact. At this time, the jig used for fixing the sample ball and the ball was set so as to remove the vertical load applied to the sample ball by adjusting the overall balance by the gimbal. A load weight was placed on the top of the sample ball, and a vertical load corresponding to the load weight was applied to the sample via the sample ball. After shifting the position of the sample ball from the center of the rotary stage by the set distance, the sample ball is slid on the circumference with the radius set on the sample by rotating the stage. At this time, the sample and the sample ball The friction force generated during the period was measured with a load sensor.
測定条件は、
・負荷荷重：５０ｇ
・設定半径：３ｍｍ
・回転速度：１５ｒｐｍ
・線速度：１．８８ｍｍ／ｓｅｃ
・測定時間：４時間
とした。
The measurement conditions are
・ Load load: 50g
・ Setting radius: 3mm
・ Rotation speed: 15rpm
-Linear velocity: 1.88 mm / sec
-Measurement time: 4 hours.
４時間後の得られた摩擦係数μの値を下記に示した。
サンプルＩ−１（インヘンス：０重量部）の場合、摩擦係数μ＝１．６
サンプルＩ−２（インヘンス：０．５重量部）の場合、摩擦係数μ＝１．３
サンプルＩ−３（インヘンス：１重量部）の場合、摩擦係数μ＝１．０
サンプルＩ−４（インヘンス：３重量部）の場合、摩擦係数μ＝０．８
サンプルＩ−５（インヘンス：５重量部）の場合、摩擦係数μ＝０．５
サンプルＩ−６（インヘンス：１０重量部）の場合、摩擦係数μ＝０．４
サンプルＩ−７（インヘンス：２０重量部）の場合、摩擦係数μ＝０．４
サンプルＩ−８（インヘンス：３０重量部）の場合、摩擦係数μ＝０．３
サンプルＩ−９（インヘンス：４０重量部）の場合、摩擦係数μ＝０．３
The value of the friction coefficient μ obtained after 4 hours is shown below.
In the case of sample I-1 (influence: 0 parts by weight), the friction coefficient μ = 1.6
In the case of sample I-2 (influence: 0.5 part by weight), friction coefficient μ = 1.3
In the case of sample I-3 (influence: 1 part by weight), friction coefficient μ = 1.0
In the case of sample I-4 (influence: 3 parts by weight), the friction coefficient μ = 0.8
In the case of sample I-5 (influence: 5 parts by weight), friction coefficient μ = 0.5
In the case of sample I-6 (intensity: 10 parts by weight), the friction coefficient μ = 0.4
In the case of sample I-7 (influence: 20 parts by weight), friction coefficient μ = 0.4
In the case of sample I-8 (influence: 30 parts by weight), the friction coefficient μ = 0.3
In the case of sample I-9 (influence: 40 parts by weight), friction coefficient μ = 0.3
本発明サンプルは、時間の経過に対して摩擦係数が極めて低いまま維持されていることがわかる。 It can be seen that the inventive sample is maintained with a very low coefficient of friction over time.
次いで、サンプルＩ−１〜サンプルＩ−９の組成で作製した試料を用いて、下記の要領で回転式磨耗試験を行なった。 Next, a rotational wear test was performed in the following manner using samples prepared with the compositions of Sample I-1 to Sample I-9.
（回転式磨耗試験）
測定手法の概略構成を図７に示した。
( Rotary wear test )
A schematic configuration of the measurement technique is shown in FIG.
実験手順は以下のとおりとした。
（１）試料をウエイトに固定して保持させる。
（２）ウエイトは定荷重の１００ｇとする。
（３）回転盤に研磨紙＃２４００を固定する。
（４）試料を定荷重１００ｇで、研磨紙が固定された回転盤の上に乗せて回転盤を１５０ｒｐｍで２０分間回転させて試料を研磨させ、試料の研磨程度を評価する。
The experimental procedure was as follows.
(1) The sample is fixed and held on the weight.
(2) The weight is a constant load of 100 g.
(3) Abrasive paper # 2400 is fixed to the rotating disk.
(4) The sample is placed on a rotating plate with a constant load of 100 g and the polishing paper is fixed, the rotating plate is rotated at 150 rpm for 20 minutes to polish the sample, and the degree of polishing of the sample is evaluated.
試験前および後の形状を表面粗さ形状測定器で測定し、前後における差を研磨量とした。試料形状は、長さ４５ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍとした。 The shape before and after the test was measured with a surface roughness shape measuring instrument, and the difference between before and after was used as the polishing amount. The sample shape was 45 mm long × 10 mm wide × 1.5 mm thick.
結果を下記表２に示す。 The results are shown in Table 2 below.
表２に示される結果より、本発明サンプルは、耐磨耗性が極めて優れていることがわかる。 From the results shown in Table 2, it can be seen that the sample of the present invention is extremely excellent in wear resistance.
なお、上記実験例１において、本発明の超高分子量ポリエチレンの平均粒子サイズを６０μｍから３５、４５、および１２５μｍの粉末に変更した場合であっても、表１〜表２と同様な傾向の結果が得られることが確認できた。 In the experimental example 1, even when the average particle size of the ultra high molecular weight polyethylene of the present invention is changed from 60 μm to 35, 45, and 125 μm powder, the same tendency results as in Tables 1 and 2 are obtained. It was confirmed that
なお、本願発明で添加剤として用いている超高分子量ポリエチレンは、現像ブレードとして広く一般的に使われているゴム材料のウレタンゴムとの組合せにおいて特に顕著な添加効果を発揮する。 The ultrahigh molecular weight polyethylene used as an additive in the present invention exhibits a particularly remarkable additive effect in combination with urethane rubber, which is a rubber material widely used as a developing blade.
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明におけるブレード部材は、ウレタンゴムを主成分として構成されており、このウレタンゴムに添加成分として、超高分子量ポリエチレンが含有されてなるように構成されているので、実用的な範囲でウレタンゴムの柔軟さを損なうことなく摩擦係数を下げてすべり易くして、ゴムの磨耗量を減少させ、画質を損なうことなく、現像ブレードの耐刷性を向上させることができる。また、摩擦係数を下げてすべり易くすることにより、現像ロールと現像ブレードの接触による力を小さくすることができ、駆動モータの小型化による省エネルギー化や、装置のコンパクト化を図ることが可能となる。 From the above results, the effects of the present invention are clear. That is, the blade member in the present invention is composed of urethane rubber as a main component, and the urethane rubber is configured to contain ultra-high molecular weight polyethylene as an additive component, so in a practical range. The friction coefficient can be lowered to facilitate sliding without impairing the flexibility of the urethane rubber, the amount of rubber wear can be reduced, and the printing durability of the developing blade can be improved without impairing the image quality. In addition, by reducing the friction coefficient to make it easier to slide, the force caused by the contact between the developing roll and the developing blade can be reduced, and it becomes possible to save energy by downsizing the drive motor and downsize the apparatus. .
電子写真画像形成装置の現像装置に用いられる現像ブレードの製造に利用可能である。 The present invention can be used for manufacturing a developing blade used in a developing device of an electrophotographic image forming apparatus.
７５…現像ブレード
８２…支持部材
８４…ブレード部材
75 ... Developing
Claims (4)
前記ブレード部材は、ウレタンゴムを主成分として構成されており、このウレタンゴムに添加成分として、超高分子量ポリエチレンが含有されてなることを特徴とする現像ブレード。 A developing blade having a blade member on an end side portion of the support member,
The blade member is composed of urethane rubber as a main component, and an ultra high molecular weight polyethylene is contained in the urethane rubber as an additive component.
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