JP6083184B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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例えば、特許文献1(特許第4779909号公報)には、当接面にアクリル樹脂、ポリブタジエン樹脂、およびエポキシ樹脂のうち、少なくとも1種以上を含有した層を積層したクリーニングブレードが開示されている。このクリーニングブレードは、母材よりも適度に硬い層が感光体と当接することにより、初期のめくれ防止は良好であった。しかし、層の膜厚が0.3mm以上であったため、どうしてもクリーニングブレード全体の弾性が低下し、小粒径トナーがすり抜け、クリーニング不良が発生してしまった。
適度に硬い有機物が感光体と接触することで、クリーニングブレードのめくれ防止ができ、且つ有機物が斑点状に固定されていることで、クリーニングブレード全体の弾性を低下させることなく、小粒径トナーのすり抜け防止のために当接圧力を35N/mまで高めても割れて欠落することがなく、クリーニングブレードの耐久性も向上できる。
上記の構成により、長期においてクリーニングブレードの高耐久性と優れたクリーニング性を同時に維持できることを見出した。
本発明によれば、母材よりも適度に硬い有機物が感光体と接触することでクリーニングブレードのめくれ防止ができる。また、同時に前記有機物が斑点状に固定されていることで、クリーニングブレード全体の弾性を低下させることがなく、小粒径トナーのすり抜け防止ができ、当接圧力を高めても割れて欠落することがないことで、クリーニングブレードの耐久性も向上し、長期にわたって高画質の画像形成が可能となる。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1は、クリーニングブレード62の斜視図であり、図2は、クリーニングブレード62の拡大断面図である。
クリーニングブレード62は、金属や硬質プラスチックなどの剛性材料からなる短冊形状のホルダー621と、短冊形状の弾性体ブレード622とで構成されている。弾性体ブレード622は、ホルダー621の一端側に接着剤などにより固定されており、ホルダー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。
本発明に用いられるクリーニングブレードの母体に使用される弾性体ブレード(以下、クリーニングブレードの母体、母材とも称する。)622は、従来公知の組成、工法で製造することができる。本発明では、母材としての弾性体ブレード622は詳細を後述する斑点状の有機物623を有してなる。
弾性体ブレード622としては、感光体3の偏心や感光体表面の微小なうねりなどに追随できるように、高い反発弾性率を有するものが好ましく、ウレタン基を含むゴムであるウレタンゴム(ポリウレタンエラストマー)などが好適である。また、この弾性体ブレード622は後述する斑点状の有機物623をその表面に有する構成とすることが好ましい。
斑点状に固定された有機物の硬さは、めくれ防止と耐久性を兼ね備えるため、弾性ブレードの母材よりもマルテンス硬さで100〜300倍硬いものが好ましい。
母材のマルテンス硬さは1N/mm2程度であるので、斑点状の有機物623のマルテンス硬さは100〜300N/mm2が好ましい。
また、これに限定するものではないが、弾性ブレードの表面から欠落しないよう、接着性のよいアクリレート系の材料がより好適である。
斑点状の有機物をアクリル系のものとすることで、クリーニングブレードの当接面が効率的にめくれ防止ができる硬度となり、クリーニングブレードの母材との接着性もよく、クリーニングブレードの耐久性も向上し、長期にわたって高画質の画像形成が可能となる。
アクリルモノマーとしては、例えば、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタスリトールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、テトラメチロールメタン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、メチルメタクリレート、スチレン、酢酸ビニル、メチルアクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチロールアクリルアマイド、ジメチルアミノメチルメタクリレート、ジエチルアミノメチルメタクリレート等が挙げられる。
上記のアクリルモノマーに必要に応じて有機溶剤、硬化剤、増粘剤、架橋剤等を添加する。有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、トルエン、2−ブタノール、エタノール等が挙げられる。
モノマーもしくはオリゴマーがラジカル重合をするものであれば、上記の方法により塗布後、UV光、電子線等のエネルギー線の照射させることにより硬化、固定させる。上記の方法以外に、当接面全面に塗布後、マスク越しにUV光、電子線等のエネルギー線の照射で硬化、固定させた後、未硬化部を洗い流してもよい。
上記の方法により、クリーニングブレード母体の当接面に斑点状の有機物を固定させることができる。
また、これに限定するものではないが、効率的で容易に、且つ安価に作製可能なスプレー塗布法がより好適である。
斑点状に固定された有機物は場所によらず同じ大きさが望ましいが、前記の範囲であれば、ばらついていても本発明の効果は充分に得られる。
前記斑点の直径が50nm未満であれば、斑点状の有機物と共にクリーニングブレード母体の大部分が感光体に接触し、めくれ防止ができず、良好な効果が得られない。前記斑点の直径が600nmを超えると、めくれ防止はできるものの、クリーニングブレード母体と感光体との隙間が大きくなり、小粒径トナーのすり抜け防止の効果が得られない。
前記占めている割合が5%未満であれば、斑点状に固定された有機物が少なすぎるため、クリーニングブレード母体の大部分が感光体に接触し、めくれ防止ができず、良好な効果が得られない。前記占めている割合が40%を超えると、斑点状の有機物はほぼ膜のような性質を示し、斑点の厚みが大きければクリーニングブレードの弾性を低下させてしまい小粒径トナーがすり抜け防止の効果が得られず、薄ければ部分的に欠落してクリーニング不良になってしまう。
また、斑点状に固定されている有機物の当接面表面の先端稜線部から50μmまでの面積を占めている割合も走査電子顕微鏡の画像から求めた。写真中に表記されているスケールを基準に、1.5×1.5μmの領域を囲み、領域中の斑点の面積を計測した。その計測した面積の合計を領域全体の面積で割ることにより、斑点の占めている割合を算出した。
斑点の直径及び占めている割合を算出する時に計測する領域は、斑点の密度や直径の大きさによって選択されるものであるが、好ましくは500×500nm〜3×3μmである。計測する領域が500×500nm以下では斑点の密度の局所的なムラが大きく影響し、信用のある数値とは言えない。計測する領域が3×3μm以上では視野が広すぎるため、斑点の直径及び面積を計測するのが困難になり、時間もかかりすぎる。
次に本発明に係る画像形成装置の一実施の形態である電子写真プリンタ(以下、単にプリンタという)について説明する。
図4は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。プリンタは、単一色の複写を行うものであり、図示しない画像読み取り部で読み取った画像データに基づいてモノクロ画像形成を行う。
クリーニングブレード62と感光体3の当接圧力の標準は21[N/m]であるが、前述のとおり、小粒径で球形に近いトナー(重合トナー)の確実なすり抜け防止には、高い当接圧力が必要になる。重合トナーの確実なすり抜け防止には当接圧力35[N/m]以上が必要であり、本実施形態のクリーニングブレードであれば当接圧力35[N/m]以上に耐えることができる。当接圧力35[N/m]以上に耐えうる構成とすることで、画像形成の線速が早くしても、小粒径で且つ球形度に優れた重合トナーの微量なすり抜けを確実に防止でき、高画質の画像形成が可能となる。
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。接触帯電方式あるいは非接触の近接配置方式の場合、感光体3からトナーなどが帯電装置4に移行し汚染されるため、帯電装置4のクリーニング機構8を設けることが好ましい。
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。
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、帯電装置4、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、露光装置及び除電ランプなど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(不図示)により感光体3が時計回りの方向に回転駆動される。
この他、各色に対応した複数の現像装置5を有しカラー画像を形成する、周知慣用のカラー画像形成方式を採用したカラー画像形成装置としても良い。また、画像読み取り部を有しないものであっても良い。
なお、本実施形態では、プロセスカートリッジ1としての感光体3とプロセス手段とを一体的に交換するようになっているが、感光体3、帯電装置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な構成でもよい。
次に、本プリンタに好適なトナーについて説明する。
本プリンタ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。
実施例及び比較例をあげて本発明をより具体的に説明する。ここでの部は質量基準である。
斑点状の有機物623はスプレー塗布法により作製した。前記斑点状の有機物623の材質、スプレーの口径、スプレーとクリーニングブレード母体の当接先端部との距離、スプレー塗布時の大気温度をそれぞれ変化させて各クリーニングブレードを作製し、耐久試験を行った。
なお、弾性体ブレード622としては、リコー社製imagio Neo C4500で用いられているポリウレタン製のクリーニングブレードを使用した。
アクリレート重合体を形成するためのアクリレート材料の処方は以下のとおりである。
・日本化薬社製KAYARAD DPCA−120 25部
・チバケミカル社製I−184 1部
・2―ブタノール 64部
・エタノール 10部
実施例および比較例のそれぞれについて、同一条件で作製したクリーニングブレードを二本準備し、一本の長手方向中央部の一部を鋏で切り取って導電化処理を施した後、SEMにより当接面を観察した。前記SEMの画像中に表記されているスケールを基準に、1.5×1.5μmの領域を囲み、領域中の斑点の直径を計測し、その平均値を算出した。また、同時に1.5×1.5μmの領域中の斑点の面積を計測し、その合計を領域全体の面積で割ることで、斑点の占めている面積割合を算出した。
スプレー塗工液に用いた薬品は、全て凍結真空脱気を行い、酸素を除去したものを用いた。スプレー塗工、乾燥は、ガラス製容器内で酸素濃度が100ppm以下の環境で行った。結果は次ぎのとおりであった。
斑点の直径 : 52nm
斑点の占めている面積割合: 22%
実施例1のスプレー塗工時の当接先端部との距離を40[mm]、大気温度を23[℃]に変更する以外は実施例1と同様にして斑点を形成した。結果は次ぎのとおりであった。
斑点の直径 :211nm
斑点の占めている面積割合: 26%
実施例1のスプレー塗工時の当接先端部との距離を24[mm]、大気温度を15[℃]に変更する以外は実施例1と同様にして斑点を形成した。結果は次ぎのとおりであった。
斑点の直径 :588nm
斑点の占めている面積割合: 31%
実施例1のスプレー装置をオリンポス社製ARIES SGA−6106・SC口径0.6[mm]変更し、スプレー塗工時の当接先端部との距離を40[mm]、大気温度を23[℃]に変更する以外は実施例1と同様にして斑点を形成した。結果は次ぎのとおりであった。
斑点の直径 :146nm
斑点の占めている面積割合: 5%
実施例4のスプレー装置をオリンポス社製ARIES SGA−6309・SC口径0.9[mm]変更する以外は実施例4と同様にして斑点を形成した。結果は次ぎのとおりであった。
斑点の直径 :363nm
斑点の占めている面積割合: 37%
母体の弾性体ブレードの未処理品をそのままクリーニングブレードとした。
実施例1のスプレー塗工時の当接先端部との距離を49[mm]に変更する以外は実施例1と同様にして斑点を形成した。結果は次ぎのとおりであった。
斑点の直径 : 44nm
斑点の占めている面積割合: 18%
実施例3のスプレー塗工時の当接先端部との距離を21[mm]に変更する以外は実施例3と同様にして斑点を形成した。結果は次ぎのとおりであった。
斑点の直径 :657nm
斑点の占めている面積割合: 23%
実施例2のスプレー装置をオリンポス社製ARIES SGA−6104・SC口径0.4[mm]変更する以外は実施例2と同様にして斑点を形成した。結果は次ぎのとおりであった。
斑点の直径 : 75nm
斑点の占めている面積割合: 3%
実施例2のスプレー装置をオリンポス社製ARIES SGA−6311・SC口径1.1[mm]変更する以外は実施例2と同様にして斑点を形成した。結果は次ぎのとおりであった。
斑点の直径 :429nm
斑点の占めている面積割合: 44%
次に、検証実験を行った画像形成装置の構成について説明する。
リコー製カラー複合機リコー社製imagio Neo C4500を線速が450mm/secになるように改造し、且つ上記クリーニングブレードと感光体との当接圧力が35[N/m]になるよう設定し、実施例1〜実施例5、比較例1〜比較例5の画像形成装置を作製した。また、トナーは重合法により作製したトナーを用いた。なお、トナーの物性は、以下のとおりである。
外添剤 :小粒径シリカ1.5部(クラリアント製H2000)
小粒径酸化チタン0.5部(テイカ製MT−150AI)
大粒径シリカ1.0部(電気化学工業製UFP−30H)
トナーのすり抜け評価:クリーニングブレードの直後の感光体上に白色のフエルト部材をとりつけ、すり抜けるトナーを採取し、スキャナーで取り込むことでトナーすり抜け量を測定(良好なものから順に◎、○、×、××で評価し、◎及び○を合格とした。)
評価時画像:縦帯パターン(紙進行方向に対して)43[mm]幅、3本チャート出力20枚(A4横)
クリーニングブレードエッジ摩耗形態:図6に示すようにクリーニングブレード下面側からみた摩耗幅、摩耗形態
実施例1〜実施例5においては、いずれも、トナーすり抜けもほとんどなく、摩耗形態もエッジから綺麗な摩耗をしており、経時にわたり良好なクリーニング性を維持することができた。その中でも、実施例2はトナーのすり抜けが確認できず、実施例1、3〜5よりもさらに良好であった。
一方、比較例1、4はえぐれが発生し、クリーニング不良が発生してしまった。比較例5は大きな欠けが発生し、クリーニング不良が発生してしまった。比較例2はえぐれが発生し、クリーニング不良は発生しなかったものの、トナーのすり抜けが多量に確認された。比較例3は、欠け及びえぐれは見られなかったものの、トナーのすり抜けが多く見られた。
2 枠体
3 感光体
4 帯電装置
5 現像装置
6 クリーニング装置
7 転写装置
10 潤滑剤塗布装置
14 転写ベルト
23 感光体
51 現像ローラ
52 供給スクリュ
53 攪拌スクリュ
54 ドクタ
62 クリーニングブレード
62a 先端面
62b ブレード下面
62c 先端稜線部
101 ファーブラシ
103 固形潤滑剤
262 クリーニングブレード
262a 先端面
262b ブレード下面
262c 先端稜線部
621 ホルダー
622 母材(弾性体ブレード)
623 斑点状の有機物
Claims (6)
- 感光体と、
該感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナー像化する現像手段と、
現像されたトナー像を転写体へ転写する転写手段と、
前記感光体上の転写残のトナー像をクリーニングするクリーニング手段と、を備える画像形成装置であって、
前記クリーニング手段は、母材を具備するクリーニングブレードにより転写残のトナー像をクリーニングし、
前記クリーニングブレードは、前記感光体と当接する面である当接面に前記母材よりも硬い有機物が斑点状に固定されており、
前記有機物が形成する斑点の直径が50〜600nmであり、
前記有機物は前記母材よりもマルテンス硬さで100〜300倍硬いことを特徴とする画像形成装置。 - 前記クリーニングブレードは、前記クリーニングブレードの当接面表面の先端稜線部で前記感光体と当接し、
前記有機物が前記クリーニングブレードの当接面表面の先端稜線部から50μmまでの面積において、5〜40%を占めていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記有機物がアクリル系樹脂であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニングブレードの当接面と前記感光体との当接圧力が35N/m以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置の製造方法であって、
前記クリーニングブレードは、前記母材に重合性モノマーをスプレー塗布して得られたものであることを特徴とする画像形成装置の製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジであって、
前記感光体と、前記クリーニングブレードと、を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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