| 【発明の名称】 |
クリーニングブレード |
| 【発明者】 |
【氏名】福岡 達也
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| 【要約】 |
【課題】機械的強度、耐摩耗性、耐加水分解性、耐オゾン性、低歪み性、耐トナー性等をすべて満足し、さらに高い振動減衰性を有し、かつ損失係数および弾性率の温度依存性が小さく、低コストで生産性に優れる電子写真装置用クリーニングブレード【解決手段】損失係数が０.１以上であるシート状のゴム状弾性体の表面に、耐摩耗性の弾性コーティング層を設けたクリーニングブレード
【解決手段】損失係数が０.１以上であるシート状のゴム状弾性体の表面に、耐摩耗性の弾性コーティング層を設けたクリーニングブレード |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 剛性支持部材に弾性ブレード部材が設けられた感光体ドラムのクリーニングブレードにおいて、弾性ブレード部材が、表面に弾性コーティング層が施されたゴム状弾性体であり、そのゴム状弾性体損失係数が、−２０〜７０℃で０.１以上であることを特徴とするクリーニングブレード。
【請求項２】 ゴム状弾性体の弾性率の比が、７０℃／２５℃が０.５〜１.０、且つ−２０℃／２５℃が１.０〜５.０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。
【請求項３】 ゴム状弾性体が、シリコーンゴム、ブチルゴムあるいはエチレンプロピレンゴムから選ばれることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のクリーニングブレード。
【請求項４】 弾性コーティング層が、ポリウレタンエラストマーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクリーニングブレード |
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用いた印刷装置に使用されている感光体ドラム表面の残留トナーを除去するのに用いられるクリーニングブレードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４にクリーニングブレードの一般的な使用形態を示す。複写機やレーザービームプリンタなどの電子写真方式を用いた印刷装置においては、印刷媒体として感光体ドラム５が使用されている。この感光体ドラム５は、アルミニウムなどの導体で形成された円筒状のドラムの外周面に光導電体が塗布されており、複写時に一様に感光体ドラム５の外周面の光導電体が帯電され、光学系から送られた原稿の画像情報を含む光によって感光され、感光体ドラム５の表面に潜像を形成する。
【０００３】形成された潜像は現像剤であるトナー６により顕像化されて記録紙に転写されて画像を形成する。画像を転写後は、感光体ドラム５上に残留したトナー６がクリーニングブレード７によって掻き落とされて除去され、次の印刷サイクルに備える。
【０００４】電子写真複写機やレーザービームプリンタ等での高画質、高速印刷を阻害する要因の１つにバウンディングと呼ばれる現象がある。このバウンディング現象とは、クリーニングブレードが、感光体ドラムから受ける力により、大きく振動し感光体ドラムの外周面から瞬間的な離れ動作を繰り返す現象である。このバウンディング現象が発生すると、クリーニングブレードは感光体ドラムに対して安定的な摺刷が出来難くなる。
【０００５】その結果、トナーの除去が不完全なまま、次の帯電・現像・転写のサイクルに移行すると、感光体ドラムの軸方向に対して平行な横筋が入った出力画像が発生し易くなってくる。さらに、このようなバウンディング現象が発生すると、クリーニングブレードが感光体ドラムの外周面でバウンドする騒音が発生するので、オフィスなどの環境を悪化させることにもなる。
【０００６】従来のクリーニングブレードのブレード部材に使用される素材としては、機械的強度、耐摩耗性、耐加水分解性、耐オゾン性、低歪み性、耐トナー性等に優れ、しかも当接する相手部材を損傷しない点から、硬度６０〜８０（ＪＩＳ Ｋ６２５３ タイプＡ）のポリウレタンエラストマーからなるゴム状弾性体が多く使用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリウレタンエラストマーは、一般的に優れた力学特性を有する反面、粘弾性の温度依存性が大きく、損失係数（ｔａｎδ）の小さい高温域では、振動吸収性の低下を招き、前述したバウンディング現象を起し、クリーニング不足や異音が生じていた。また、低温域では弾性率が上昇することでゴム弾性が低下し、その結果ブレード先端の欠けや感光体ドラムに傷を付けること等が起っていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を解決するものであり、機械的強度、耐摩耗性、耐加水分解性、耐オゾン性、低歪み性、耐トナー性等をすべて満足し、さらに高い振動減衰性を有し、かつ損失係数および弾性率の温度依存性が小さく、低コストで生産性に優れる電子写真装置用クリーニングブレードを提供するものである。
【０００９】すなわち、本発明のクリーニングブレードは、一定の損失係数を有するシート状のゴム状弾性体の表面に、均一な膜厚の耐摩耗性の弾性コーティング層を設け、短冊状に裁断することで鋭いエッジ部分を形成し、クリーニングブレードとしての諸特性を付与させたものである。
【００１０】ゴム状弾性体の損失係数は、０.１未満では振動減衰効果が少なく、バウンディング現象を起してしまう。したがって、複写機、プリンタ等の機器内の温度が−２０〜７０℃の範囲であることから、ゴム状弾性体が−２０〜７０℃の温度の範囲で振動減衰性を考慮すると、損失係数が０.１以上を満足することが必要である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳述する。図３に本発明のクリーニングブレードの斜視図を示す。本発明は、剛性支持部材１に弾性ブレード部材２が設けられたクリーニングブレードにおいて、弾性ブレード部材２が、損失係数が０.１以上であるゴム状弾性体２１の表面に弾性コーティング層２２が施されているクリーニングブレードである。
【００１２】さらに、ゴム状弾性体２１の損失係数が、−２０〜７０℃で０.１以上であるクリーニングブレードである。さらに、ゴム状弾性体２１の弾性率の比が、７０℃／２５℃が０.５〜１.０、且つ−２０℃／２５℃が１.０〜５.０であるクリーニングブレードである。さらに、ゴム状弾性体が、シリコーンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムから選ばれる少なくとも１種のゴム状弾性体であるクリーニングブレードである。さらに、弾性コーティング層が、ポリウレタンエラストマーからなるクリーニングブレードである。
【００１３】本発明で使用されるブレード部材を構成するゴム状弾性体は、その硬度は特に限定されるものではないが、機器の設計や感光体ドラムへの圧接力を考慮すると、硬度２０〜７０（ＪＩＳ Ｋ６２５３ タイプＡ）の範囲から適宜に選定することが好ましく、更に硬度５０〜７０の範囲が好ましい。
【００１４】ゴム状弾性体の損失係数が０.１未満では振動減衰効果が少なく、バウンディング現象を起してしまう。通常、複写機、プリンタ等の機器内の設計温度が−２０〜７０℃の範囲であることから、ゴム状弾性体についても−２０〜７０℃の温度の範囲での振動減衰性を考慮すると、損失係数が０.１以上を満足することが必要である。
【００１５】ゴム状弾性体の弾性率の比は、７０℃／２５℃が０.５未満では感光体ドラムへの圧接力が不十分となり、安定的な摺刷が出来難く、且つ−２０℃／２５℃が５.０より大きいと感光体ドラムへの圧接力が大きすぎて傷を付けたり、またゴム弾性の低下により、クリーニングブレード先端の欠けが生じてしまう。したがって、ゴム状弾性体の弾性率の比は、感光体ドラムとの圧接力を考慮すると、７０℃／２５℃が０.５〜１０、且つ−２０℃／２５℃が１.０〜５.０であることが好ましい。
【００１６】本発明のゴム状弾性体の素材としては、上記に示した損失係数および弾性率の温度依存性、成形性、振動減衰性などを考慮すると、シリコーンゴム、低反撥性シリコーンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムの単一材、またはそれらのブレンド材が好ましい。
【００１７】本発明の弾性コーティング層は、耐摩耗性、表面平滑性などを考慮すると、ポリウレタンエラストマーが好ましい。その硬度は７０以上（ＪＩＳ Ｋ６２５３タイプＡ）が好ましい、硬度７０未満では軟質のため耐摩耗性が極端に劣ってしまう。
【００１８】また、弾性コーティングの厚さは５μｍ以上あれば耐摩耗性、耐加水分解性、耐オゾン性、低歪み性、耐トナー性、表面平滑性等の特性が得られるが、均一な厚みの弾性コーティングの量産安定性と裁断におけるエッジ部分の形成を考慮すると５〜１００μｍの範囲が好ましい。
【００１９】本発明の剛性支持部材は、通常用いられるものであれば特に限定されず、例えば、りん酸塩やクロメート処理等で表面処理された鋼板やアルミニウム合金板等が好ましい。
【００２０】本発明のクリーニングブレードの製造は、ゴム状弾性体をシート状に成形加工後、必要であれば表面を改質し、液状タイプまたは溶剤で希釈したポリウレタンエラストマーからなる弾性コーティング材を塗装または刷毛塗り等により塗布する。この弾性コーティング層を施したシートを短冊状に裁断し、エッジ部分を形成することで均一なクリーニング特性を満足する。得られた弾性ブレード部材を、接着剤を用いて剛性支持部材に貼り付けてクリーニングブレードを得る。
【００２１】ゴム状弾性体と弾性コーティング層の密着性を向上させるための表面改質には、短波長紫外線照射、コロナ放電、火炎処理などを用いた公知の表面改質方法を用いることができる。
【００２２】本発明で使用される接着剤には、通常ゴム状弾性体と金属の接着に用いられる液状接着剤（フェノール系、エポキシ系等）やホットメルト接着剤が好ましく用いられる。
【００２３】以下、実施例および比較例にて本発明のクリーニングブレードを詳述する。図１に実施例１から３のクリーニングブレードの構成の断面図を示した。
【実施例１】剛性支持部材１にはクロメート処理された厚み１.２ｍｍの鋼板をプレス加工によりプリンターに取り付く形状に加工し用いた。ゴム状弾性体２１として、ブチルゴム（ＪＳＲ製、CHLOROBUTHYL 1066）を補強剤（カーボンブラック、クレー）、軟化剤（パラフィンオイル）、架橋剤等により硬度６０に調整した配合物を使用し、厚み１.６ｍｍのシート状に圧延成形し、その表面に表１の配合のポリウレタンエラストマーを、溶剤を用いて２倍に希釈しスプレー法により被覆し、乾燥炉で１２０℃、３０分間乾燥固化して弾性コーティング２２を形成した。この複層構造物を短冊状に裁断してなるブレード部材２を、接着剤４を用いて剛性支持部材１と貼り合せ、クリーニングブレードを得た。得られたクリーニングブレードは、各使用温度においても異音などの動作不具合は無く、印刷画像は常に良好であった。
【００２４】
【表１】
硬度９７（ＪＩＳ Ｋ６２５３、 タイプＡ）
【００２５】
【実施例２】ゴム状弾性体２１として、硬度６０の低反撥性シリコーンゴム（トーレ・ダウコーニング社製、ＤＹ３２−６０６０ｕ）を用いた以外は、実施例１と同じである。得られたクリーニングブレードは、各使用温度においても異音などの動作不具合は無く、印刷画像は常に良好であった。
【００２６】
【実施例３】ゴム状弾性体２１として、エチレンプロピレンゴム（ＪＳＲ製、ＥＰ２２）を用いた以外は実施例１と同じである。得られたクリーニングブレードは、各使用温度においても異音などの動作不具合は無く、印刷画像は常に良好であった。
【００２７】
【比較例１】図２に比較例１のクリーニングブレードの構成の断面図を示した。ブレード部材２として硬度６０の液状ウレタンゴム（ダイセル化学工業製、プラクセルＥＰ−１１３０）を厚み１.６ｍｍのシート状に成形した単層構造物を用いた以外は実施例１と同じである。得られたクリーニングブレードは、使用温度が高温になると異音が生じた。印刷画像はほぼ良好であったが、異音発生時は画像が乱れた。
【００２８】
【比較例２】図２に比較例２のクリーニングブレードの構成の断面図を示した。ブレード部材２として実施例１で用いた、ブチルゴムを任意の補強剤、軟化剤、架橋剤等により、硬度６０に調整した配合物を使用し、厚み１.６ｍｍのシート状に圧延成形した単層構造物を用いた以外は実施例１と同じであるクリーニングブレードを得た。
【００２９】得られたクリーニングブレードは、使用温度が高温になると異音が生じ、また長期使用すると異音が生じた。装置を開けてクリーニングブレードを確認すると、感光体ドラムの回転によりブレード部材が反転しており、またエッジ部が摩耗していた。印刷画像は粗悪なものであった。
【００３０】表２に、実施例１〜３、比較例１で用いたブレード部材の損失係数（ｔａｎδ）と弾性率の温度依存性を示した。損失係数および弾性率は、レオバイブロン測定器により昇温速度２℃／分、周波数１１Ｈｚで測定した。
【表２】
【００３１】表３に、実施例１〜３、比較例１、２で用いたブレード部材の摩耗量、さらに実施例１〜３、比較例１、２で得られたクリーニングブレードを実装試験した際の印刷画質の経時変化とブレード部材の反転の有無、５０００回転後のエッジ部分の状態を示した。
【００３２】摩耗量はテーバー摩耗試験（ＪＩＳ Ｋ６２６４準拠：研磨砥石Ｈ−２２、荷重９.８Ｎ、回転数１０００回転）にて測定し、反転の有無および５０００回転後のエッジ部分の状態は、プリンター（ソニー・テクトロニクス社製、Ｐｈａｓｅｒ５６０ＰＪ）のクリーニングユニットに実装し印刷した後のクリーニングブレードを目視により確認した。
【表３】
【００３３】
【発明の効果】本発明のクリーニングブレードは、ブレード部材の温度依存性が小さく減衰性の大きいゴム状弾性体と耐摩耗性の良好な弾性コーティングの複層構造となっているため、 従来あったような、高温域での振動吸収性の低下によるバウンディング現象に起因した、クリーニング不足や異音が無く、さらにまた、低温域での弾性率が上昇することによるゴム弾性の低下に起因した、クリーニングブレード先端の欠けや感光体ドラムに傷を付けること等が起こらない、低温から高温まで優れたクリーニング性能と耐久性を有するものとなった。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３７０２０
【氏名又は名称】ポリマテック株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１５日（２０００．３．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１０９８
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 省躬
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６５１８６（Ｐ２００１−２６５１８６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７２９４９（Ｐ２０００−７２９４９） |
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