JP2011197218A - Cleaning blade, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真式の画像形成装置に用いられるクリーニング装置に設けられるクリーニングブレード、及びこのクリーニングブレードを備えた画像形成装置、およびプロセスカートリッジに関するものである。 The present invention relates to a cleaning blade provided in a cleaning device used in an electrophotographic image forming apparatus, an image forming apparatus including the cleaning blade, and a process cartridge.
従来、電子写真式の画像形成装置では、被清掃部材である感光体等の像担持体について、転写紙や中間転写体へトナー像を転写した後の表面に付着した不必要な転写残トナーはクリーニング手段であるクリーニング装置によって除去している。このクリーニング装置のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、短冊形状のクリーニングブレードを用いたものがよく知られている。このクリーニングブレードは、ポリウレタンゴム等の短冊形状の弾性体で構成されている。そして、クリーニングブレードの基端を支持部材で支持して先端稜線部を像担持体の周面に押し当て、像担持体上に残留するトナーをせき止めて掻き落とし除去している。 Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus, unnecessary transfer residual toner adhering to a surface after transferring a toner image to a transfer paper or an intermediate transfer member is not detected on an image carrier such as a photosensitive member which is a member to be cleaned. It is removed by a cleaning device which is a cleaning means. As a cleaning member of this cleaning device, one that uses a strip-shaped cleaning blade is well known because it can generally be simplified in configuration and has excellent cleaning performance. This cleaning blade is composed of a strip-shaped elastic body such as polyurethane rubber. Then, the base end of the cleaning blade is supported by a support member, the tip ridge line portion is pressed against the peripheral surface of the image carrier, and the toner remaining on the image carrier is damped and scraped off and removed.
また、近年の高画質化の要求に応えるべく、重合法等により形成された小粒径で球形に近いトナー(以下、重合トナーという)を用いた画像形成装置が知られている。この重合トナーは、従来の粉砕トナーに比べて転写効率が高い等の特徴があり、上述した要求に応えることが可能である。しかし、重合トナーは、クリーニングブレードを用いて像担持体表面から除去しようとしても十分に除去することが困難であり、クリーニング不良が発生してしまうという問題を有している。これは、小粒径で且つ球形度に優れた重合トナーが、ブレードと像担持体との間に形成される僅かな隙間をすり抜けるためである。 Further, in order to meet the recent demand for higher image quality, an image forming apparatus using a toner having a small particle diameter and a nearly spherical shape (hereinafter referred to as a polymerization toner) formed by a polymerization method or the like is known. This polymerized toner has features such as higher transfer efficiency than conventional pulverized toner, and can meet the above-described requirements. However, it is difficult to remove the polymerized toner sufficiently from the surface of the image carrier using a cleaning blade, and there is a problem that cleaning failure occurs. This is because the polymer toner having a small particle diameter and excellent sphericity passes through a slight gap formed between the blade and the image carrier.
このすり抜けを抑えるには、像担持体とクリーニングブレードとの当接圧力を高めてクリーニング能力を高める必要がある。しかし、クリーニングブレードの当接圧を高めると、従来から用いられてている弾性体で構成されているクリーニングブレードでは、図8(a)に示すように、像担持体3とクリーニングブレード62との摩擦力が高まり、クリーニングブレード62が像担持体3の移動方向に引っ張られて、クリーニングブレード62の先端稜線部62cがめくれてしまう。このめくれたクリーニングブレード62が、そのめくれに抗して原形状態に復元する際に異音が発生することがある。さらに、クリーニングブレード62の先端稜線部62cがめくれた状態でクリーニングをし続けると、図8(b)に示すように、クリーニングブレード62の先端面62bの先端稜線部62cから数[μm]離れた場所に局所的な摩耗が生じてしまう。このような状態で、さらにクリーニングを続けると、この局所的な摩耗が大きくなり、最終的には、図8(c)に示すように、先端稜線部62cが欠落してしまう。先端稜線部62cが欠落してしまうと、トナーを正常にクリーニングできなくなり、クリーニング不良を生じてしまう。また、このような不具合により、クリーニングブレード62の使用可能期間も短くなっていた。
In order to suppress this slip-through, it is necessary to increase the contact pressure between the image carrier and the cleaning blade to enhance the cleaning ability. However, when the contact pressure of the cleaning blade is increased, in the cleaning blade made of an elastic body that has been used conventionally, as shown in FIG. The frictional force is increased, and the
このような不具合を解消するため、本発明者らは、特許文献1で弾性体ブレードからなるクリーニングブレードの少なくとも先端稜線部近傍に、先端稜線部の層厚が1[μm]以上50[μm]以下であり、鉛筆硬度が7H以上の紫外線硬化樹脂からなる表面層を設ける構成を提案した。このような構成を適用することで、特許文献1より以前の従来技術と比較して、弾性体であるゴム部材等よりも硬い鉛筆硬度7Hの皮膜硬度を有する表面層を設けることで、クリーニングブレード当接部の摩擦係数を下げることができ、クリーニングブレードの耐摩耗性を高めることができた。また、像担持体とクリーニングブレードとの摩擦力を低減させることができ、クリーニングブレードの先端稜線部のめくれを良好に抑制することができた。さらに、鉛筆硬度7Hの鉛筆硬度の表面層は、硬くて変形しにくいので、クリーニングブレードの先端稜線部のめくれをより一層抑制することができた。 In order to solve such problems, the inventors of the present invention disclosed in Patent Document 1 that the layer thickness of the tip ridge line portion is at least 1 [μm] to 50 [μm] in the vicinity of at least the tip ridge line portion of the cleaning blade made of an elastic blade. The following configuration was proposed in which a surface layer made of an ultraviolet curable resin having a pencil hardness of 7H or more was provided. By applying such a configuration, the cleaning blade is provided with a surface layer having a film hardness of a pencil hardness of 7H, which is harder than a rubber member or the like that is an elastic body, as compared with the prior art prior to Patent Document 1. The friction coefficient of the contact portion could be lowered, and the wear resistance of the cleaning blade could be improved. Further, the frictional force between the image carrier and the cleaning blade can be reduced, and the turning of the ridge line at the tip of the cleaning blade can be satisfactorily suppressed. Further, the pencil hardness surface layer having a pencil hardness of 7H is hard and not easily deformed, so that the turning of the tip ridge line portion of the cleaning blade can be further suppressed.
上述したように、特許文献1よりも以前の従来技術と比較して、先端稜線部近傍の変形を抑えて変形に起因するクリーニング不良の抑制や、クリーニングブレードの使用可能期間の長期間化を達成することはできた。しかし、昨今の高画質化や長寿命化の要求は非常に高く、さらなるクリーニング不良の抑制やクリーニングブレードの使用可能期間の長期間化が望まれ、本発明者らも特許文献1に記載の発明を提案した以降も、さらなるクリーニング性能の向上やクリーニングブレードの使用可能期間の長期間化について研究をおこなっていた。 As described above, as compared with the prior art prior to Patent Document 1, the deformation near the tip ridge line portion is suppressed, the cleaning failure caused by the deformation is suppressed, and the usable period of the cleaning blade is extended. I was able to do it. However, the recent demand for higher image quality and longer life is very high, and further suppression of cleaning failure and longer usable period of the cleaning blade are desired. The present inventors have also disclosed the invention described in Patent Document 1. Even after the proposal was made, research has been conducted on further improving the cleaning performance and extending the usable period of the cleaning blade.
クリーニングブレードのクリーニング不良の抑制やクリーニングブレードの使用可能期間の長期間化については、従来は、本発明者らが特許文献1で提案した構成のように、弾性体ブレードの先端稜線部近傍の変形の抑制と、先端稜線部の耐摩耗性を高めることを目的として、弾性体ブレードの先端部近傍に硬化樹脂等の表面層を設けたり、または、硬化処理を施したりしていた。しかし、弾性体ブレードを使用したクリーニングブレードでは、その母材自体がポリウレタン等からなる弾性体ブレードを用いているため、先端稜線部近傍の変形は抑制はしているものの変形自体は発生している。 Regarding the suppression of the cleaning failure of the cleaning blade and the extension of the usable period of the cleaning blade, conventionally, as in the configuration proposed by the present inventors in Patent Document 1, the deformation in the vicinity of the tip ridge line portion of the elastic blade is known. In order to suppress this and to improve the wear resistance of the tip edge line portion, a surface layer such as a cured resin is provided in the vicinity of the tip portion of the elastic blade, or a hardening process is performed. However, in the cleaning blade using the elastic blade, since the base material itself uses an elastic blade made of polyurethane or the like, the deformation in the vicinity of the tip ridge line portion is suppressed, but the deformation itself occurs. .
そこで、本発明者らは、従来のクリーニングブレードの先端稜線部のめくれや変形を抑制するために表面層や硬化層を設けていた母材自体を、先端稜線部のめくれや変形が発生しにくいものとすることで、先端稜線部近傍の変形を抑えて変形に起因するクリーニング不良や、クリーニングブレードの使用可能期間のさらなる長期間化を可能とすることができないかと考えた。 Therefore, the present inventors are unlikely to cause the tip ridge line portion to be turned over or deformed on the base material itself provided with the surface layer or the hardened layer in order to suppress the turning and deformation of the tip ridge line portion of the conventional cleaning blade. It was considered that it would be possible to suppress the deformation in the vicinity of the tip ridge line portion, thereby making it possible to perform a cleaning failure due to the deformation and further increase the usable period of the cleaning blade.
まず、トナー規制ブレード等で用いられている金属部材からなるブレード(以下、金属ブレードという)に着目した。しかし、従来は、次のような問題を有することから、金属ブレードは像担持体に用いるクリーニングブレードとして適用されていなかった。従来のトナー規制ブレード等に用いられていた一般的な金属ブレードでは、一般的に曲げ剛性が高いため、可撓性も低くく、像担持体の偏心や表面の微小なうねり等の変動に追随することができない。そして、このことで生じた被清掃部材との隙間から微小なトナー粒子がすり抜けてしまい、トナークリーニング性能が不足してしまうという問題があった。また、このすり抜けを抑えために、像担持体とクリーニングブレードとの当接圧力を高めると、一般的な材質の金属ブレードの硬度は高いため、像担持体の表面に傷をつけてしまう可能性が、弾性体ブレードよりも非常に高くなってしまうという問題もあった。 First, attention was paid to a blade made of a metal member (hereinafter referred to as a metal blade) used in a toner regulating blade or the like. However, conventionally, the metal blade has not been applied as a cleaning blade used for an image carrier because it has the following problems. General metal blades used for conventional toner regulating blades generally have high bending rigidity, so they have low flexibility, and follow fluctuations such as eccentricity of the image carrier and minute waviness of the surface. Can not do it. In addition, there is a problem in that the toner cleaning performance is insufficient because minute toner particles slip through the gap between the member and the member to be cleaned. If the contact pressure between the image carrier and the cleaning blade is increased in order to suppress this slip-through, the metal blade of a general material has a high hardness and may damage the surface of the image carrier. However, there was also a problem that it was much higher than the elastic blade.
そこで、本発明の発明者らは、復元性のある範囲で金属ブレードの厚みを薄くすることで金属ブレードに可撓性を付与して像担持体の偏心や表面の微小なうねり等の変動に対する追随性を向上させることができないかと考えた。しかし、厚みを薄くして金属ブレードに可撓性をもたせるだけでは、像担持体の偏心や表面の微小なうねり等の変動に十分に追随することができず、クリーニング不良が発生してしまった。特に、このクリーニング不良は小粒径で且つ球形度に優れた重合トナーで顕著となった。 Accordingly, the inventors of the present invention provide flexibility to the metal blade by reducing the thickness of the metal blade within a recoverable range so as to cope with fluctuations such as eccentricity of the image bearing member and minute waviness of the surface. I thought whether I could improve the following ability. However, by simply making the metal blade flexible by reducing the thickness, it is not possible to sufficiently follow fluctuations such as the eccentricity of the image carrier and the minute waviness of the surface, resulting in poor cleaning. . In particular, this poor cleaning became conspicuous with a polymerized toner having a small particle size and excellent sphericity.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、金属部材からなるブレードを用いて、像担持体の偏心や表面の微小なうねり等の変動に追随性、良好なクリーニング性能、及び使用可能期間の長期間化を可能とするクリーニングブレード、このクリーニングブレードを備えたプロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to use a blade made of a metal member, to follow fluctuations such as eccentricity of the image carrier and minute waviness of the surface, and good cleaning performance. And a cleaning blade capable of extending the usable period, a process cartridge including the cleaning blade, and an image forming apparatus.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、被清掃部材の表面に当接して、該被清掃部材表面上から粉体を除去するクリーニングブレードにおいて、該クリーニングブレードは金属部材からなり、その形状は可撓性を有するように短冊状に形成されており、先端稜線部が紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂からなる表面層で被覆されていることを特徴とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1のクリーニングブレードにおいて、金属部材の厚さが20[μm]以上200[μm]以下であることを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のクリーニングブレードにおいて、先端稜線部を覆う紫外線硬化樹脂が鉛筆硬度7H以上であることを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1に記載のクリーニングブレードにおいて、先端稜線部を覆う熱硬化樹脂がフッ素系樹脂であることを特徴とするものである。
また、請求項5に記載のプロセスカートリッジの発明は、像担持体と、少なくとも該像担持体表面上に付着した残トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、上記像担持体表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、上記クリーニングブレードとして、請求項1乃至4いずれか一に記載のクリーニングブレードを用い、且つ、上記滑剤塗布手段により非画像形成時に上記像担持体表面の摩擦係数を0.2以下とすることを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の画像形成装置の発明は、像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した上記像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、上記像担持体表面に形成された静電潜像を現像して、該像担持体表面上にトナー像を形成する現像手段と、上記像担持体表面上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、上記像担持体表面に当接して該像担持体表面上に付着した残トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、上記像担持体表面上に滑剤を塗布する滑剤塗布手段とを備えた画像形成装置において、上記クリーニングブレードとして請求項1乃至4いずれか一に記載のクリーニングブレードを用い、且つ、上記滑剤塗布手段により非画像形成時に上記像担持体表面の摩擦係数を0.2以下とすることを特徴とするものである。
本発明は、被清掃部材の表面に当接して、その被清掃部材表面上から粉体を除去するクリーニングブレードに、一般的に微小な領域では変形しがたい金属部材を用いている。このことで、従来の弾性体ブレードを用いたクリーニングブレードのように先端稜線部と被清掃部材の表面が当接する微小な領域で、クリーニングブレードの先端稜線部近傍がめくれるように変形することを無くすことができた。また、金属部材からなるクリーニングブレードの形状は、可撓性を有するように短冊状に形成するとともに、その先端稜線部を樹脂コート層で被覆されている。このことで、金属部材からなるクリーニングブレードにおいても、被清掃部材の偏心や表面の微小なうねりなどに追随できるようになった。そして、従来の金属ブレードを被清掃部材のクリーニングブレードに適用するのに障害となっていた被清掃部材に対する追随性の低さを補うことができた。また、クリーニングブレードの先端稜線部を被覆する材料は、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂である。このことで、微小なトナー粒子のすり抜けを抑えために、被清掃部材とクリーニングブレードとの当接圧力を高めたとしても、被清掃部材の表面に傷をつけてしまう可能性が、弾性体ブレードよりも非常に高くなってしまうことを抑制することができた。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a cleaning blade that contacts the surface of a member to be cleaned and removes powder from the surface of the member to be cleaned, wherein the cleaning blade is made of a metal member, The shape is formed in a strip shape so as to have flexibility, and the tip ridge line portion is covered with a surface layer made of an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin.
According to a second aspect of the present invention, in the cleaning blade of the first aspect, the thickness of the metal member is 20 [μm] or more and 200 [μm] or less.
The invention described in
According to a fourth aspect of the present invention, in the cleaning blade according to the first aspect, the thermosetting resin covering the tip ridge line portion is a fluororesin.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a process cartridge according to a fifth aspect of the present invention, comprising: an image carrier; cleaning means having a cleaning blade that removes at least residual toner adhering to the surface of the image carrier; and lubrication on the surface of the image carrier. In a process cartridge that integrally supports a lubricant application unit that applies an agent and is detachable from the image forming apparatus main body, the cleaning blade according to any one of claims 1 to 4 is used as the cleaning blade. In addition, the coefficient of friction of the surface of the image carrier is set to 0.2 or less during non-image formation by the lubricant application unit.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an image carrier; charging means for charging the surface of the image carrier; and latent image formation for forming an electrostatic latent image on the charged surface of the image carrier. Means for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier to form a toner image on the surface of the image carrier; and the toner image on the surface of the image carrier on the transfer body Transfer means for transferring, cleaning means having a cleaning blade that contacts the surface of the image carrier and removes residual toner adhering to the surface of the image carrier, and lubricant application for applying a lubricant on the surface of the image carrier And a friction coefficient of the surface of the image carrier when the non-image is formed by the lubricant application unit. 0. It is characterized in that less.
In the present invention, a metal member that is generally hard to deform in a minute region is used for a cleaning blade that contacts the surface of a member to be cleaned and removes powder from the surface of the member to be cleaned. This eliminates the deformation of the cleaning blade so that the vicinity of the tip ridge portion of the cleaning blade is turned up in a minute region where the tip ridge portion and the surface of the member to be cleaned contact each other like a cleaning blade using a conventional elastic blade. I was able to. The shape of the cleaning blade made of a metal member is formed in a strip shape so as to have flexibility, and the tip ridge line portion is covered with a resin coat layer. As a result, even a cleaning blade made of a metal member can follow the eccentricity of the member to be cleaned and minute undulations on the surface. And the low follow-up with respect to the member to be cleaned which was an obstacle to applying the conventional metal blade to the cleaning blade of the member to be cleaned could be compensated. Moreover, the material which coat | covers the front-end | tip ridgeline part of a cleaning blade is an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin. Thus, even if the contact pressure between the member to be cleaned and the cleaning blade is increased in order to suppress slipping of minute toner particles, there is a possibility that the surface of the member to be cleaned may be damaged. It was possible to suppress the increase from becoming very high.
本発明によれば、従来のクリーニングブレードの先端稜線部近傍がめくれるように変形することに起因する異音の発生やクリーニング不良等の不具合を無くせるとともに、このような不具合により短くなっていたクリーニングブレードの使用可能期間を長くすることができる。また、感光体等の像担持体に付着したトナーが小粒径トナーであっても良好にクリーニングすることができる金属部材からなるクリーニングブレードを提供することが可能となった。 According to the present invention, it is possible to eliminate problems such as generation of abnormal noise and defective cleaning due to deformation of the conventional cleaning blade so that the vicinity of the tip ridge line portion is turned up, and cleaning that has been shortened due to such problems. The usable period of the blade can be increased. Further, it has become possible to provide a cleaning blade made of a metal member that can be satisfactorily cleaned even if the toner adhering to an image carrier such as a photoconductor is a small particle size toner.
以下、本発明を画像形成装置である電子写真プリンタ(以下、単にプリンタという)に適用した一例としての実施形態について説明する。図1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。 Hereinafter, an exemplary embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic printer (hereinafter simply referred to as a printer) as an image forming apparatus will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of the printer according to the present embodiment. The printer performs single-color copying, and forms a monochrome image based on image data read by an image reading unit (not shown).
図1に示すように、プリンタは、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良い。感光体3の周囲には帯電手段としての帯電装置4、感光体3表面上に静電潜像を形成する露光装置(不図示)潜像をトナー像化する現像手段である現像装置5、トナー像を記録媒体としての転写紙に転写する転写手段としての転写装置7、転写後の感光体3上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置6、感光体3表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段としての潤滑剤塗布装置10、感光体3を除電する除電ランプ(不図示)等が配置されている。
As shown in FIG. 1, the printer includes a drum-shaped
帯電装置4は、感光体3に所定の距離を持って非接触で配置され、感光体3を所定の極性、所定の電位に帯電するものである。帯電装置4によって一様帯電された感光体3は、図示しない潜像形成手段たる露光装置から画像データに基づいて光Lが照射され静電潜像が形成される。
The charging
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、図示しない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2本スクリュによって撹拌・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。
The developing
クリーニング装置6は、クリーニングブレード62などを有している。クリーニングブレード62は、感光体3の表面移動方向に対してカウンタ方向で感光体3に当接している。なお、クリーニングブレード62の詳細については後述する。
The
帯電装置4には、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手段が用いられる。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。
For the
また、図示しない露光装置、除電ランプ等の光源には、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)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を用いることができる。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、及び半導体レーザー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。 In addition, light sources such as fluorescent lamps, tungsten lamps, halogen lamps, mercury lamps, sodium lamps, light emitting diodes (LEDs), semiconductor lasers (LDs), and electroluminescences (ELs) are used as light sources such as exposure apparatuses and static elimination lamps (not shown). General can be used. In addition, various types of filters such as a sharp cut filter, a band pass filter, a near infrared cut filter, a dichroic filter, an interference filter, and a color temperature conversion filter can be used to irradiate only light in a desired wavelength range. Among these light sources, a light emitting diode and a semiconductor laser have high irradiation energy and have a long wavelength light of 600 to 800 [nm], so that they are used favorably.
次に、プリンタにおける画像形成動作を説明する。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が図中矢印方向に回転駆動される。
Next, an image forming operation in the printer will be described. When a print execution signal is received from an operation unit (not shown) or the like, a predetermined voltage or current is sequentially applied to the
感光体3が図中矢印方向に回転すると、まず感光体表面が、帯電装置4によって所定の電位に帯電される。そして、図示しない露光装置から画像信号に対応した光Lが感光体3上に照射され、光Lが照射された部分の感光体3上が除電され静電潜像が形成される。
When the
静電潜像の形成された感光体3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で感光体3表面を摺擦される。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、つまり現像される。このように、本実施形態では、感光体3上に形成された静電潜像は、現像装置5によって、負極性に帯電されたトナーにより反転現像される。本実施形態では、N/P(ネガポジ:電位が低い所にトナーが付着する)の非接触帯電ローラ方式を用いた例について説明したが、これに限るものではない。
The
感光体3上に形成されたトナー像は、図示しない給紙部から不図示のレジストローラ対のニップ部を経て、感光体3と転写装置7との間に形成される転写領域に給紙される転写紙に転写される。このとき、転写紙は不図示のレジストローラ対のニップ部で画像先端と同期を取り供給される。また、転写紙への転写時には、所定の転写バイアスが印加される。トナー像が転写された転写紙は感光体3から分離され、図示しない定着手段としての定着装置へ搬送される。そして、定着装置を通過する事により、熱と圧力の作用でトナー像が転写紙上に定着されて、転写紙は機外に排出される。
The toner image formed on the
一方、転写後の感光体3の表面は、クリーニング装置6で転写後の残留トナーが除去された後、除電ランプ(不図示)で除電される。
On the other hand, the surface of the
また、本プリンタにおいては、感光体3と、プロセス手段として帯電装置4、現像装置5、クリーニング装置6などが枠体2に収められており、プロセスカートリッジ1として装置本体から一体的に着脱可能となっている。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。
Further, in this printer, the
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。 Next, a toner suitable for the printer will be described. As the toner used in the printer, it is preferable to use a polymerized toner produced by a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, or a dispersion polymerization method, which can easily increase the circularity and reduce the particle size in order to improve the image quality. In particular, it is preferable to use a polymerized toner having a circularity of 0.97 or more and a volume average particle size of 5.5 [μm] or less. By using a material having an average circularity of 0.97 or more and a volume average particle size of 5.5 [μm], a higher resolution image can be formed.
ここでいう「円形度」は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製、商品名)により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150[ml]中に、分散剤として界面活性剤好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜0.5[ml]加え、更に測定試料(トナー)を0.1〜0.5[g]程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理し、分散液濃度が3000〜1[万個/μl]となるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。そして、この測定結果に基づき、図2(a)に示す実際のトナー投影形状の外周長をC1、その投影面積をSとし、この投影面積Sと同じ図2(b)に示す真円の外周長をC2としたときのC2/C1を求め、その平均値を円形度とした。 The “circularity” here is an average circularity measured by a flow type particle image analyzer FPIA-2000 (trade name, manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). Specifically, in 100 to 150 [ml] of water from which impure solids have been removed in advance in a container, 0.1 to 0.5 [ml] of a surfactant, preferably alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant, Further, about 0.1 to 0.5 [g] of a measurement sample (toner) is added. Thereafter, the suspension in which the toner is dispersed is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes so that the concentration of the dispersion becomes 3000 to 1 [10,000 / μl]. To measure the shape and distribution of the toner. Based on the measurement result, the outer peripheral length of the actual toner projection shape shown in FIG. 2A is C1, and the projection area is S. The outer circumference of the perfect circle shown in FIG. C2 / C1 was determined when the length was C2, and the average value was defined as the circularity.
体積平均粒径については、コールターカウンター法によって求めることが可能である。具体的には、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。より詳しくは、1級塩化ナトリウムを用いた1%NaCl水溶液を電解液として用意する。そして、この電解水溶液100〜150[ml]中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5[ml]加える。更に、これに被検試料としてのトナーを2〜20[mg]加え、超音波分散器で約1〜3分間分散処理する。そして、別のビーカーに電解水溶液100〜200[ml]を入れ、その中に分散処理後の溶液を所定濃度になるように加えて、上記コールターマルチサイザー2e型にかける。アパーチャーとしては、100[μm]のものを用い、50,000個のトナー粒子の粒径を測定する。チャンネルとしては、2.00〜2.52[μm]未満;2.52〜3.17[μm]未満;3.17〜4.00[μm]未満;4.00〜5.04[μm]未満;5.04〜6.35[μm]未満;6.35〜8.00[μm]未満;8.00〜10.08[μm]未満;10.08〜12.70[μm]未満;12.70〜16.00[μm]未満;16.00〜20.20[μm]未満;20.20〜25.40[μm]未満;25.40〜32.00[μm]未満;32.00〜40.30[μm]未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00[μm]以上32.0[μm]以下のトナー粒子を対象とする。そして、「体積平均粒径=ΣXfV/ΣfV」という関係式に基づいて、体積平均粒径を算出する。但し、Xは各チャンネルにおける代表径、Vは各チャンネルの代表径における相当体積、fは各チャンネルにおける粒子個数である。 The volume average particle diameter can be determined by a Coulter counter method. Specifically, the toner number distribution and volume distribution data measured by the Coulter Multisizer 2e type (manufactured by Coulter) are sent to a personal computer via an interface (manufactured by Nikkaki Co., Ltd.) for analysis. More specifically, a 1% NaCl aqueous solution using first grade sodium chloride is prepared as an electrolytic solution. Then, 0.1 to 5 [ml] of a surfactant, preferably alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 [ml] of the electrolytic aqueous solution. Further, 2 to 20 [mg] of toner as a test sample is added thereto, and the dispersion treatment is performed for about 1 to 3 minutes using an ultrasonic disperser. Then, 100 to 200 [ml] of the electrolytic aqueous solution is put into another beaker, and the solution after the dispersion treatment is added to the beaker so as to have a predetermined concentration, and then applied to the Coulter Multisizer 2e type. The aperture is 100 [μm], and the particle size of 50,000 toner particles is measured. As a channel, it is less than 2.00-2.52 [micrometer]; 2.52-less than 3.17 [micrometer]; 3.17-less than 4.00 [micrometer]; 4.00-5.04 [micrometer] Less than 5.04 to 6.35 [μm]; 6.35 to less than 8.00 [μm]; 8.00 to less than 10.08 [μm]; 10.08 to less than 12.70 [μm]; 12.70 to less than 16.00 [μm]; 16.00 to less than 20.20 [μm]; 20.20 to less than 25.40 [μm]; 25.40 to less than 32.00 [μm]; Using 13 channels of 00 to less than 40.30 [μm], toner particles with a particle size of 2.00 [μm] or more and 32.0 [μm] or less are targeted. Then, the volume average particle diameter is calculated based on the relational expression “volume average particle diameter = ΣXfV / ΣfV”. However, X is the representative diameter in each channel, V is the equivalent volume in the representative diameter of each channel, and f is the number of particles in each channel.
このような重合トナーにおいては、上述したように、クリーニングブレード62に従来のゴム等の弾性体からなる弾性体ブレードを用いた構成では、粉砕トナーを感光体3表面から除去するときと同じようにしてクリーニングブレード62で除去しようとしても、その重合トナーを感光体3表面から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、クリーニングブレード62の感光体3への当接圧を高めて、クリーニング性をアップしようとすると、従来のゴム等の弾性体のみからなる弾性体ブレードを用いた構成では、弾性体ブレードが早期に摩耗してしまうという問題があった。また、弾性体ブレードと感光体3との摩擦力が高まって、弾性体ブレードの感光体3と当接している先端稜線部が感光体3の移動方向に引っ張られて、先端稜線部がめくれてしまう。クリーニングブレード62の先端稜線部がめくれると、異音や振動、先端稜線部の欠落などの様々な問題が生じてしまう。
In such a polymerized toner, as described above, in the configuration in which the elastic blade made of a conventional elastic material such as rubber is used as the
また、従来は、上述したような問題を改善するために、弾性体ブレードの先端稜線部の変形を抑制するとともに、摩擦力を低くするために先端稜線部に弾性体ブレードよりも硬度の高い樹脂コート層を設ける複数の提案されていた。そして、このような提案は、いずれも弾性体ブレードの先端稜線部に弾性体ブレードよりも硬度の高い樹脂コート層を設けて、弾性体ブレードの先端稜線部の変形を抑制するとともに摩擦力を低くするという、技術的思想に基くものである。 Further, conventionally, in order to improve the above-described problems, the deformation of the tip ridge line portion of the elastic blade is suppressed, and at the tip ridge line portion, the resin having higher hardness than the elastic blade is used to reduce the frictional force. Several proposals have been made to provide a coat layer. In all of these proposals, a resin coat layer having a hardness higher than that of the elastic blade is provided on the tip ridge line portion of the elastic blade, thereby suppressing deformation of the tip ridge line portion of the elastic blade and reducing the frictional force. It is based on the technical idea of doing.
しかし、昨今の高画質化や長寿命化に対する要求は非常に高く、さらなるクリーニング不良の抑制やクリーニングブレードの使用可能期間の長期間化が望まれていた。 However, the recent demand for higher image quality and longer life is very high, and further suppression of cleaning failure and longer usable period of the cleaning blade have been desired.
そこで、本実施形態においては、従来は感光体等の像担持体には用いられなかった金属部材からなるブレード(以下、金属ブレードという)をクリーニングブレード62として用いている。そして、その形状は可撓性を有するように短冊状に形成しており、その先端稜線部に紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂からなる樹脂コート層で被覆する表面層を設けている。
Therefore, in this embodiment, a blade made of a metal member (hereinafter referred to as a metal blade) that has not been conventionally used for an image carrier such as a photoconductor is used as the
ここで、本実施形態は、可撓性を付与した金属ブレードの先端稜線部に上述したような表面層を設けて、感光体等の像担持体の偏心や表面の微小なうねり等の変動に対する追随性を高めるという技術的思想に基くものであり、従来の弾性体ブレードの先端稜線部に樹脂コート層を設けることの技術的思想とは異なる。 Here, in the present embodiment, the surface layer as described above is provided at the tip ridge line portion of the metal blade to which flexibility is imparted, and the fluctuations such as the eccentricity of the image carrier such as the photoconductor and the minute waviness of the surface are detected. This is based on the technical idea of improving the followability, and is different from the technical idea of providing a resin coat layer on the tip edge line portion of the conventional elastic blade.
図3は、クリーニングブレード62の斜視図であり、図4は、本実施形態の金属ブレード622からなるクリーニングブレード62の拡大断面図である。そして、図6は、このクリーニングブレード62に適用できる先端部のコーティング形態を説明する図である。ここで、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、その形状が可撓性を有するように短冊状に形成されている金属ブレード622とで構成されている。
FIG. 3 is a perspective view of the
金属ブレード622は、金属ブレード622の先端面62a全体および下面62bの先端稜線部62c近傍に先端稜線部62cを覆うように表面層623が形成されている。そして、金属ブレード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のケースに方持ち支持されている。
The
また、感光体3と当接する可能性のある先端稜線部62cからブレード厚分だけ離れた位置まで、先端面62aとブレード下面62bとに表面層を形成している。これにより、感光体3の取り付け誤差やクリーニングブレードの取り付け誤差などによって、クリーニングブレード62の当接圧が必要以上に高くなり、クリーニングブレード62が必要以上に撓んで、ブレード下面62bの先端稜線部62cから数[μm]離れた箇所が感光体3に接触したり、逆に先端面62aの先端稜線部62cから数[μm]離れた箇所が感光体3に接触したりしても、そこにも、表面層623が形成してあるので、局所的な磨耗を抑制することができる。
Further, a surface layer is formed on the
また、本実施形態の金属ブレード622では可撓性を有するようににするために、そのブレード厚を20[μm]以上200[μm]以下としている。ここで、ブレード厚を20[μm]以上200[μm]以下とした理由は、ブレード厚が20[μm]であった場合には、可撓性が大きすぎて、金属製ブレード622の感光体3に対する所定の当接圧、つまり線圧が低くなってしまい所定の線圧が維持できないと考えられるためである。また、ブレード厚が200[μm]を超えてしまうと、逆に可撓性が小さくなり、金属ブレード622の感光体3に対する当接圧、つまり線圧が高くなってしまい所定の線圧が維持できないのみならず、線圧が高くなりすぎ感光体3の表面を傷つけると考えられるためである。
In addition, the
表面層623の材質としては、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂が好ましく、紫外線硬化樹脂としては、鉛筆硬度7H以上であることがより好ましい。また、熱硬化樹脂としては、フッ素系樹脂であることがよりこのましい。これらを樹脂コート層として、ブレード厚を20[μm]以上200[μm]以下として可撓性を付与した金属ブレードの先端稜線部62cに表面層を設けて、感光体3の偏心や表面の微小なうねり等の変動に対する追随性を高めることができた。
The material of the
そして、本実施形態の金属ブレード622は、感光体3の偏心や表面の微小なうねり等の変動に十分に追随することができ、小粒径で且つ球形度に優れた重合トナーであっても良好なクリーニング性能を長期に亘り維持することができるようにできた。
The
また、鉛筆硬度7H以上である紫外線硬化樹脂や、フッ素系樹脂からなる熱硬化樹脂を表面層623の材質とすることで、感光体3との摺擦による摩耗を非常に小さく抑えることが可能であり、金属製ブレード622の金属薄板層が剥き出しとなるまでの使用可能期間が非常に長くなった。そして、後述する検証実験で示すように、従来から用いられてきた、ゴム等の弾性体のみからなる弾性体プレード624を用いたクリーニングブレード62に比して、約10倍以上の使用可能期間とすることができた。
In addition, by using an ultraviolet curable resin having a pencil hardness of 7H or more or a thermosetting resin made of a fluorine resin as the material of the
ここで、表面層623材質として紫外線硬化樹脂を採用した場合の皮膜硬度が、鉛筆硬度7H以上が好ましい理由は、鉛筆硬度7H以上とすることで、表面層623が感光体3によって削られにくくなり、通常の線圧では感光体3への傷を付けることなくクリーニングブレード62の耐摩耗性を向上させることができ、経時にわたりクリーニング性能を維持することができるためである。そして、鉛筆硬度7H以上の紫外線硬化樹脂を、先端稜線部62cのめくれ等の変形が生じにくい金属ブレード622に塗工することで、従来の弾性体ブレード624に比べ、より長期の使用にたえることができた。
Here, the reason why the film hardness when the ultraviolet curable resin is employed as the material of the
次に、本出願人らが行った検証実験について説明する。
金属ブレード622の板厚、表面層624の材質をそれぞれ変化させて、耐久試験を行った。また、比較対象として、弾性ブレード623についても、表面層624を設けたものと、設けないものとの耐久試験を行った。
Next, a verification experiment conducted by the applicants will be described.
The durability test was performed by changing the thickness of the
[金属ブレード]
金属ブレード622としては、ステンレス材(SUS304)を使用した。
また、板厚は、20[μm]、50[μm]、200[μm]の3種類を用意いた。
[弾性体ブレード]
弾性体ブレード623としては、25[℃]における物性が、硬度69度、反発弾性率50[%](東洋ゴム工業製)のウレタンゴム1を用意した。いずれも板厚は1800[μm]である。
[Metal blade]
As the
Three types of plate thicknesses of 20 [μm], 50 [μm], and 200 [μm] were prepared.
[Elastic blade]
As the
ウレタンゴムの硬度は、島津製作所製デュロメーターを用い、JIS K6253に準じて測定した。試料は厚さ6[mm]以上となるように約2[mm]のシートを重ね合わせたものとした。また、ウレタンゴムの反発弾性は、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。試料は厚さ4[mm]以上となるように約2[mm]のシートを重ね合わせたものとした。 The hardness of urethane rubber was measured according to JIS K6253 using a durometer manufactured by Shimadzu Corporation. The sample was a stack of approximately 2 [mm] sheets so that the thickness was 6 [mm] or more. In addition, the resilience of urethane rubber is No. manufactured by Toyo Seiki Seisakusho. The measurement was performed according to JIS K6255 using a 221 regilynester. The sample was a stack of about 2 [mm] sheets so that the thickness was 4 [mm] or more.
[表面層]
表面層としては、以下のものを用いた。
(表面層1)
紫外線硬化樹脂:PETIA 10部
重合開始剤:イルガキュア184 1部
溶媒:2−ブタノン 89部
鉛筆硬度:9H
(表面層2)
紫外線硬化樹脂:UN−3320HA 10部
重合開始剤:イルガキュア184 1部
溶媒:2−ブタノン 89部
鉛筆硬度:7H
(表面層3)
熱硬化樹脂:PTFE
[Surface layer]
The following were used as the surface layer.
(Surface layer 1)
UV curable resin:
(Surface layer 2)
UV curable resin: UN-3320HA 10 parts Polymerization initiator: Irgacure 184 1 part Solvent: 2-butanone 89 parts Pencil hardness: 7H
(Surface layer 3)
Thermosetting resin: PTFE
表面層624の鉛筆硬度は、コーテック株式会社製鉛筆引っかき試験機KTVF−2380を用い、JIS K5600−5−4に準じて測定した。試料は、50[mm]×50[mm]のガラス板上に表面層624の材料を約5[μm]スプレー塗工したものとした。
The pencil hardness of the
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。
表面層が形成された金属ブレード及び弾性ブレードをリコー製カラー複合機 imagio MP C4500に搭載できる板金ホルダーに接着剤により固定し、試作のクリーニングブレードとした。これを同じくリコー製カラー複合機 imagio MP C4500に取り付け、実施例1〜実施例3、比較例1、比較例2の画像形成装置を作製した。ここで、クリーニングブレードは、線圧:20[g/cm]、クリーニング角:79[°]となるように取り付けた。
Next, the configuration of the image forming apparatus for which the verification experiment has been performed will be described.
The metal blade and the elastic blade on which the surface layer was formed were fixed with an adhesive to a sheet metal holder that can be mounted on the Ricoh color composite machine imaginio MP C4500, to obtain a prototype cleaning blade. This was similarly attached to a Ricoh color composite machine imagio MP C4500, and image forming apparatuses of Examples 1 to 3, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were produced. Here, the cleaning blade was attached so that the linear pressure was 20 [g / cm] and the cleaning angle was 79 [°].
実施例1〜3、及び比較例1、2の画像形成装置は、図7に示すように、固形潤滑剤103、均しブレード102が取り外されており、感光体表面には、潤滑剤が塗布されないよう構成されている。
In the image forming apparatuses of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, as shown in FIG. 7, the
検証実験には、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。
トナー母体:円形度0.98、平均粒径4.9[μm]
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)
In the verification experiment, a toner prepared by a polymerization method was used. The physical properties of the toner are as follows.
Toner base: circularity 0.98, average particle size 4.9 [μm]
External additive: 1.5 parts of small particle size silica (Clariant H2000)
0.5 parts small particle size titanium oxide (Taika MT-150AI)
1.0 parts of large particle size silica (UFP-30H manufactured by Denki Kagaku Kogyo)
検証実験は、実験室環境:21[℃]・65[%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横)で行った。そして、以下の項目を評価した。
The verification experiment was performed in a laboratory environment: 21 [° C.] · 65 [% RH], paper feeding condition:
また、表面層を形成する塗工方法、及び塗工厚については、本検証実験では、金属ブレード622の板厚が薄いため、ディップ塗工により樹脂コート層を設け、その樹脂コートの先端の形状が図6の(a)で示すような完全皮膜型(丸型)をした。また、表面層を形成する比較例2の弾性体ブレードについても、同様とした。
As for the coating method for forming the surface layer and the coating thickness, since the plate thickness of the
ここで、周知なようにディップ塗工により塗工をおこなうと、隅部である先端稜線部62cの樹脂コート層の厚さは、隅部からはなれた樹脂コート層の厚さよりも、表面張力により薄くなってしまう。
Here, as is well known, when coating is performed by dip coating, the thickness of the resin coating layer at the tip
そこで、本検証実験では、金属ブレード622の先端稜線部62cから感光体3に当接する方向の表面層623の層厚が、1〜5[μm]の範囲内となるように塗工した。また、具体的には、上述した表面張力により薄くなってしまう隅部である先端稜線部62cの層厚を上述した範囲とするために、先端面62a及びブレード下面62bのそれぞれの面に垂直な方向の先端稜線部62cから50[μm]までの層厚は5〜10[μm]になるように塗工を行った。
Therefore, in this verification experiment, the coating was performed so that the layer thickness of the
先端稜線部62cから感光体3に当接する方向の層厚が1[μm]未満だと、表面層自体の剛性が弱くなり、金属ブレード622の先端稜線部62cの隅部の金属薄板層がが早期に剥き出しとなり感光体3に接触するようになってしまう。また、先端稜線部62cから感光体3に当接する方向の層厚が5[μm]を超えるように塗工してしまうと、先端面62a及びブレード下面62bに形成される樹脂コートの範囲が長くなってしまう。そして、ブレード下面62bに形成される樹脂コートの範囲が長くなりすぎてしまうと塗工表面層の硬度の影響が強くなりすぎ、金属ブレード622のブレード厚を薄くして付与した可撓性が失われて、感光体の偏心などの変動に対する追随性が低下してしまう。その結果、良好なクリーニング性が得られなくなってしまうと考えられたためである。
If the layer thickness in the direction in contact with the
[評価項目]
クリーニング不良発生:有無(目視観察)
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)
ブレードエッジ摩耗幅:ブレード下面側からみた摩耗幅
[Evaluation item]
Occurrence of cleaning failure: Existence (visual observation)
Image at the time of evaluation: Vertical band pattern (with respect to the paper traveling direction) 43 [mm] width, 3 charts
Output 20 sheets (A4 side)
Blade edge wear width: Wear width seen from the bottom side of the blade
以下に実施例1〜実施例3、比較例1、比較例2のクリーニングブレードの検証実験の結果を示す。ここで、表面層の層厚は、キーエンス製マイクロスコープVHX−100を用い、別途同様に塗工した金属ブレード及び弾性体ブレードの断面により測定した。試料は日進EM製SEM試料作製用トリミングカミソリを用い断面を切断したものとした。 The result of the verification experiment of the cleaning blades of Examples 1 to 3, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 is shown below. Here, the layer thickness of the surface layer was measured by a cross section of a metal blade and an elastic blade separately coated in the same manner using a Keyence microscope VHX-100. The sample was a cross-section cut using a trimming razor for SEM sample preparation manufactured by Nisshin EM.
(実施例1)
ベースステンレス:SUS304
板厚:20[μm]
表面層:表面層1
エッジ部より50[μm]での層厚:5μm
ブレードエッジ摩耗幅:5[μm]
クリーニング不良発生:なし
異音発生:なし
Example 1
Base stainless steel: SUS304
Plate thickness: 20 [μm]
Surface layer: Surface layer 1
Layer thickness at 50 [μm] from edge: 5 μm
Blade edge wear width: 5 [μm]
Occurrence of cleaning failure: None Occurrence of abnormal noise: None
(実施例2)
ベースステンレス:SUS304
板厚:50[μm]
表面層:表面層2
エッジ部より50[μm]での層厚:5μm
ブレードエッジ摩耗幅:3[μm]
クリーニング不良発生:なし
異音発生:なし
(Example 2)
Base stainless steel: SUS304
Plate thickness: 50 [μm]
Surface layer:
Layer thickness at 50 [μm] from edge: 5 μm
Blade edge wear width: 3 [μm]
Occurrence of cleaning failure: None Occurrence of abnormal noise: None
(実施例3)
ベースステンレス:SUS304
板厚:200[μm]
表面層:表面層3
エッジ部より50[μm]での層厚:5μm
ブレードエッジ摩耗幅:2[μm]
クリーニング不良発生:なし
異音発生:なし
(Example 3)
Base stainless steel: SUS304
Plate thickness: 200 [μm]
Surface layer:
Layer thickness at 50 [μm] from edge: 5 μm
Blade edge wear width: 2 [μm]
Occurrence of cleaning failure: None Occurrence of abnormal noise: None
(比較例1)
ベースウレタンゴム:ウレタンゴム1
表面層:なし
エッジ部より50[μm]での層厚:なし
ブレードエッジ摩耗幅:30[μm]
クリーニング不良発生:帯状クリーニング不良3箇所
異音発生:なし
(Comparative Example 1)
Base urethane rubber: Urethane rubber 1
Surface layer: None Layer thickness at 50 [μm] from edge: None Blade edge wear width: 30 [μm]
Occurrence of defective cleaning: Three strips of defective cleaning Occurrence of abnormal noise: None
(比較例2)
ベースウレタンゴム:ウレタンゴム1
表面層:1
エッジ部より50[μm]での層厚:10μm
ブレードエッジ摩耗幅:10[μm]
クリーニング不良発生:帯状クリーニング不良1箇所
異音発生:なし
(Comparative Example 2)
Base urethane rubber: Urethane rubber 1
Surface layer: 1
Layer thickness at 50 [μm] from edge: 10 μm
Blade edge wear width: 10 [μm]
Occurrence of cleaning failure: 1 band cleaning failure Occurrence of abnormal noise: None
上記表1は、実施例1〜実施例3、比較例1、比較例2の検証実験の結果をまとめたものである。 Table 1 above summarizes the results of verification experiments of Examples 1 to 3, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.
実施例1〜実施例3においては、5万枚通紙試験後の金属ブレード622の先端稜線部62cの磨耗幅も5[μm]以下と抑制できている。これは、金属ブレード622の先端稜線部62cに、それぞれ表面層1〜3を設けることで感光体3との摺擦による摩耗を非常に小さく抑えていることと、金属ブレード622自体が一般的に微小な領域では変形しがたい金属部材からなるためと考えられる。そのため、先端稜線部62cの磨耗幅も広く成らなかったものと考えられる。また、従来から弾性体ブレードのみからなるクリーニングブレードにおいては、先端稜線部62cの磨耗幅が30〜50[μm]に達すると、クリーニング不良が発生してしまうと言われていた。
In Examples 1 to 3, the wear width of the tip
また、実施例1〜実施例3においては、トナー母体の円形度が0.98、平均粒径が4.9[μm]の球形かつ粒径の小さい重合トナーを用いたが、いずれも、50,000枚の経時の連続的な帯ベタ画像に対するクリーニング評価においてもクリーニング不良を抑制することができ、良好なクリーニング性が得られた。これは、実施例1〜実施例3において、ブレード厚を薄くすることで可撓性を付加した金属ブレード622の先端稜線部62cに、それぞれ表面層1〜3を設けることで、可撓性を付加した金属ブレード622のみからなる場合の感光体3偏心や表面の微小なうねりなどに対する追随性の低さを補うことができたためと考えられる。
In Examples 1 to 3, polymerized toners having a spherical toner particle size of 0.98 and an average particle diameter of 4.9 [μm] and having a small particle diameter were used. Even in the cleaning evaluation of continuous solid images of 1,000 sheets over time, it was possible to suppress poor cleaning, and good cleaning properties were obtained. In the first to third embodiments, the surface layers 1 to 3 are provided on the tip
また、実施例1〜実施例3においては、ビビリ音も確認されなかった。これは、金属ブレード622の先端稜線部62cに、それぞれ表面層1〜3を設けることで感光体3との摺擦による摩耗を非常に小さく抑えていることと、金属ブレード622自体が変形しがたい金属部材からなるためと、金属ブレード622の感光体3の変動に対する必要な追随性を備えているためと考えられる。そもそも、ビビリ音はクリーニングブレード62の先端稜線部62cと感光体3とが当接する微小な領域で、クリーニングブレード62の先端稜線部62cと感光体3との摩擦力により、先端稜線部62cが感光体3の移動方向に微小に変形することによるビビリ振動により発生する異音であるため、上述した理由により実施例1〜実施例3では発生しなかったものと考えられる。
In addition, in Examples 1 to 3, no chatter noise was confirmed. This is because the surface layers 1 to 3 are respectively provided on the
また、次に説明する比較例1の弾性体ブレード624の先端稜線部62cの磨耗幅は、5万枚通紙試験後で30[μm]であった。つまり、従来から言われてきたクリーニング不良が発生してしまう先端稜線部62cの磨耗幅の下方の値と同じ値であった。ここで、先端稜線部62cの磨耗幅は、おおむね通紙枚数に比例し、本実施例2の先端稜線部62cの磨耗幅が3[μm]であったことと比較すると、本実施例1〜3では、使用可能時間が約10倍以上あることになる。
Further, the wear width of the tip
一方、比較例1においては、ビビリ音は確認されなかったが、弾性体ブレード624の先端稜線部62cの磨耗幅は、5万枚通紙試験後で30[μm]であり、従来から言われてきたクリーニング不良が発生してしまう先端稜線部62cの磨耗幅の下方の値と同じ値であった。また、クリーニング評価においても、スジ状クリーニング不良が3箇所発生した。そして、クリーニング不良の発生と、先端稜線部62cの磨耗幅が30[μm]と成ってしまった理由は、上述した従来の弾性体ブレードのみからなるクリーニングブレード62の問題が発生してしまう理由によるものと考えられる。
On the other hand, in Comparative Example 1, no chatter noise was confirmed, but the wear width of the tip
また、比較例2においては、ビビリ音は確認されなかったが、先端稜線部62cの磨耗幅は、5万枚通紙試験後で10[μm]であり、クリーニング評価において、スジ状クリーニング不良が1箇所発生した。これは、実施例1と同様な表面層1を形成していたため、比較例1に比べ感光体3との摺擦による摩耗を小さく抑え、弾性体ブレード624の先端稜線部62cの変形も抑えることができたためと考えられる。しかしながら、弾性体ブレード624の先端稜線部62c自体は変形するため、実施例1〜実施例3のように、先端稜線部62cの磨耗幅、及びクリーニング不良を抑制できなかったものと考えられる。
Further, in Comparative Example 2, no chatter noise was confirmed, but the wear width of the tip
また、上述した実施形態では、像担持体としての感光体3表面のトナーをクリーニングするクリーニング装置に本発明を適用する例について、説明したが、これに限られない。例えば、感光体3に形成したトナー像を像担持体たる中間転写ベルトに一次転写し、中間転写ベルトに一次転写されたトナー像を転写紙に二次転写する画像形成装置における中間転写ベルト表面の転写残トナーをクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置に本発明を適用することができる。
In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the cleaning device that cleans the toner on the surface of the
また、上述した実施形態では、いわゆるモノクロの画像形成装置の例としてモノクロのプリンタについて説明したが、カラーの画像形成装置であってもよい。 In the above-described embodiment, a monochrome printer has been described as an example of a so-called monochrome image forming apparatus, but a color image forming apparatus may be used.
上述したうように、本実施形態の感光体3の表面に当接して、感光体3表面上から粉体を除去するクリーニングブレード62に、一般的に微小な領域では変形しがたい金属部材からなる金属ブレード622を用いている。このことで、従来の弾性体ブレード624を用いたクリーニングブレード62のように先端稜線部62cと感光体3の表面が当接する微小な領域で、クリーニングブレード62の先端稜線部62c近傍がめくれるように変形することを無くすことができる。よって、従来のクリーニングブレード62の先端稜線部62c近傍がめくれるように変形することに起因する異音の発生やクリーニング不良等の不具合を無くせるとともに、この不具合により短くなっていたクリーニングブレード62の使用可能期間を長くすることができる。また、金属ブレード622の形状は可撓性を有するように短冊状に形成されており、先端稜線部62cが樹脂コート層からなる表面層で被覆されている。このことで、金属ブレード622からなるクリーニングブレード62においても、感光体3の偏心や表面の微小なうねりなどに追随できるようになった。そして、従来の金属部材からなる金属ブレードを被清掃部材である感光体3のクリーニングブレードに適用するのに障害となっていた被清掃部材である感光体3に対する追随性の低さを補うことができた。よって、感光体3に付着したトナーが小粒径トナーであっても良好にクリーニングすることができる金属ブレード622からなるクリーニングブレード62を提供することが可能となった。また、金属ブレード622の先端稜線部62cを被覆する材料は、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂である。このことで、微小なトナー粒子のすり抜けを抑えために、感光体3と金属ブレード622との当接圧力を高めたとしても、感光体3の表面に傷をつけてしまう可能性が、弾性体ブレード624よりも非常に高くなってしまうことを抑制することができた。よって、感光体3に付着したトナーが小粒径トナーであっても、感光体3の表面に傷をつけることなく良好にクリーニングすることができる金属ブレード622からなるクリーニングブレード62を提供することが可能となった。
また、本実施形態のクリーニングブレード62は、金属部材からなる金属ブレード622の厚さが20[μm]以上200[μm]以下である。このように構成することで、金属ブレード622に良好な可撓性を付与することができる。
また、本実施形態のクリーニングブレード62は、金属ブレード622の先端稜線部62cを覆う紫外線硬化樹脂が鉛筆硬度7H以上である。このように構成することで、感光体3との摺擦による摩耗を非常に小さく抑えることが可能であり、金属製ブレード622の金属薄板層が剥き出しとなるまでの使用可能期間が非常に長くなった。そして、後述する検証実験で示すように、従来から用いられてきた、ゴム等の弾性体のみからなる弾性体プレード624を用いたクリーニングブレード62に比して、約10倍以上の使用可能期間とすることができた。
また、本実施形態のクリーニングブレード62は、金属ブレード622の先端稜線部62cを覆う熱硬化樹脂がフッ素系樹脂である。このように構成することで、感光体3との摺擦による摩耗を非常に小さく抑えることが可能であり、金属製ブレード622の金属薄板層が剥き出しとなるまでの使用可能期間が非常に長くなった。そして、後述する検証実験で示すように、従来から用いられてきた、ゴム等の弾性体のみからなる弾性体プレード624を用いたクリーニングブレード62に比して、約10倍以上の使用可能期間とすることができた。
また、本実施形態のプロセスカートリッジ1は、感光体3と、少なくとも感光体3表面上に付着した残トナーを除去するクリーニングブレード62を有するクリーニング装置6と、感光体3表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置10を一体に支持している。そして、プリンタ本体に対して着脱自在であり、クリーニングブレードとして、上述したいずれかのクリーニングブレード62を用い、且つ、潤滑剤塗布装置10により非画像形成時に感光体3表面の摩擦係数を0.2以下としている。このように構成することで、上述した上述したいずれかのクリーニングブレード62の作用効果を得ることができるとともに、感光体3との摺擦による摩耗をより小さく抑えることが可能であり、金属製ブレード622の金属薄板層が剥き出しとなるまでの使用可能期間もより長くすることもできる。
また、本実施形態のプリンタは、感光体3と、感光体3を帯電する潤滑剤塗布装置10と、帯電した感光体3体表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体3表面に形成された静電潜像を現像して、感光体3表面上にトナー像を形成する現像装置5と、感光体3表面上のトナー像を転写体に転写する転写装置7と、感光体3表面に当接して感光体3表面上に付着した残トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニング装置6と、感光体3表面上に滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置10とを備えたプリンタにおいて、クリーニングブレードとして上述したいずれかのクリーニングブレード62を用い、且つ、潤滑剤塗布装置10により非画像形成時に感光体3表面の摩擦係数を0.2以下以下としている。このように構成することで、上述した上述したいずれかのクリーニングブレード62の作用効果を得ることができるとともに、感光体3との摺擦による摩耗をより小さく抑えることが可能であり、金属製ブレード622の金属薄板層が剥き出しとなるまでの使用可能期間もより長くすることもできる。
As described above, the
In the
In the
In the
Further, the process cartridge 1 according to the present embodiment is configured to apply a lubricant on the surface of the
The printer according to the present embodiment includes a
1 プロセスカートリッジ
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
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
621 ホルダー
622 金属ブレード
623 表面層
624 弾性体ブレード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
該クリーニングブレードは金属部材からなり、その形状は可撓性を有するように短冊状に形成されており、先端稜線部が紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂からなる表面層で被覆されていることを特徴とするクリーニングブレード。 In the cleaning blade that contacts the surface of the member to be cleaned and removes powder from the surface of the member to be cleaned,
The cleaning blade is made of a metal member, and the shape of the cleaning blade is formed in a strip shape so as to have flexibility, and the edge of the tip is covered with a surface layer made of an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin. And a cleaning blade.
金属部材の厚さが20[μm]以上200[μm]以下であることを特徴とするクリーニングブレード。 The cleaning blade of claim 1.
A cleaning blade, wherein the thickness of the metal member is 20 [μm] or more and 200 [μm] or less.
先端稜線部を覆う紫外線硬化樹脂が鉛筆硬度7H以上であることを特徴とするクリーニングブレード。 The cleaning blade according to claim 1, wherein
A cleaning blade, wherein the ultraviolet curable resin covering the tip ridge line portion has a pencil hardness of 7H or more.
先端稜線部を覆う熱硬化樹脂がフッ素系樹脂であることを特徴とするクリーニングブレード。 The cleaning blade according to claim 1, wherein
A cleaning blade, wherein the thermosetting resin that covers the tip ridge is a fluororesin.
少なくとも該像担持体表面上に付着した残トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
上記像担持体表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
上記クリーニングブレードとして、請求項1乃至4いずれか一に記載のクリーニングブレードを用い、且つ、上記滑剤塗布手段により非画像形成時に上記像担持体表面の摩擦係数を0.2以下とすることを特徴とするプロセスカートリッジ。 An image carrier;
Cleaning means having at least a cleaning blade for removing residual toner adhering to the surface of the image carrier;
In a process cartridge that integrally supports a lubricant application unit that applies a lubricant on the surface of the image carrier, and is detachable from the image forming apparatus main body.
The cleaning blade according to any one of claims 1 to 4 is used as the cleaning blade, and the coefficient of friction of the surface of the image carrier is set to 0.2 or less during non-image formation by the lubricant application unit. Process cartridge.
該像担持体表面を帯電する帯電手段と、
帯電した上記像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
上記像担持体表面に形成された静電潜像を現像して、該像担持体表面上にトナー像を形成する現像手段と、
上記像担持体表面上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、
上記像担持体表面に当接して該像担持体表面上に付着した残トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
上記像担持体表面上に滑剤を塗布する滑剤塗布手段とを備えた画像形成装置において、
上記クリーニングブレードとして請求項1乃至4いずれか一に記載のクリーニングブレードを用い、且つ、上記滑剤塗布手段により非画像形成時に上記像担持体表面の摩擦係数を0.2以下とすることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
Charging means for charging the surface of the image carrier;
A latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the surface of the charged image carrier;
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier and forming a toner image on the surface of the image carrier;
Transfer means for transferring the toner image on the surface of the image carrier to a transfer member;
Cleaning means having a cleaning blade that contacts the surface of the image carrier and removes residual toner adhering to the surface of the image carrier;
In an image forming apparatus provided with a lubricant application means for applying a lubricant on the surface of the image carrier,
The cleaning blade according to any one of claims 1 to 4 is used as the cleaning blade, and the coefficient of friction of the surface of the image carrier is set to 0.2 or less during non-image formation by the lubricant application unit. Image forming apparatus.
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