(57)【要約】【課題】クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の引き裂き強度を従来よりも大きくすることにより、ブレード欠けによるクリーニング不良を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードおよびこれを用いた画像形成装置を提供すること。【解決手段】ゴム弾性体を含む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の被クリーニング部材に当接する部分の、引き裂き強度が９３１Ｎ／ｃｍ以上である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム弾性体を含む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の被クリーニング部材に当接する部分の、引き裂き強度が９３１Ｎ／ｃｍ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】
ゴム弾性体を含む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の少なくとも被クリーニング部材に当接する部分が、カーボンナノチューブを含むことを特徴とするクリーニングブレード。
【請求項３】
前記クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の動摩擦係数が、０．２〜０．８の範囲内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。
【請求項４】
被クリーニング体と、該被クリーニング体表面をクリーニングするクリーニングブレードを含む画像形成装置において、
前記クリーニングブレードが請求項１〜３のいずれか１つに記載のクリーニングブレードであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンター、ファクシミリ、これらの複合ＯＡ機器等の電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置におけるクリーニング部材に関する。より詳しくは、感光体や誘電体等表面に当接して、紙等の転写材に転写されなかった残トナーなどを清掃除去するクリーニング部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真プロセスにおいては、感光体に帯電、像露光、現像、転写、転写残トナーのクリーニングの各工程からなるサイクルを繰り返し行なっている。前記転写残トナーのクリーニング方法としては、ゴム材からなるクリーニングブレードを感光体表面に当接させる方法が一般的である。特に、耐摩耗性等の機械的強度が優れていることから、ウレタンゴムが好ましく用いられている。
【０００３】
このようなブレードクリーニング方法においては、感光ドラム表面に残留するトナーの除去が往々にして不十分であり、感光体への帯電不良からくる濃度ムラやかぶりなどの画質欠陥を生じる。又、十分にクリーニングしようとする場合はクリーニングブレードを大きな圧力で感光体に押し付ける必要があり、その結果、摩擦抵抗が大きくなり、ブレードのめくれや、チャタリングによる異音が発生する。又、クリーニングブレードと感光体等との摩擦帯電による静電気力が排除すべきトナーを引き付け、クリーニング不良を起こす場合もある。更に、紙粉などの異物が感光体等とクリーニングブレードとの接触部に突入したり、感光体上に微小突起が存在する場合、クリーニングブレードの感光体等に当接したエッジ部の微小領域に過度の引き裂き応力が発生して、所謂ブレード欠けが発生し、筋状の画質欠陥を生じる。
【０００４】
このようなブレードのめくれや、チャタリングによる異音を改善する目的で、ブレードにフッソ系化合物を添加し、摩擦係数を低くする方法（例えば、特許文献１、２参照）が提案されているが、ゴム弾性が低下し、ブレード欠けなどが発生し、かえってクリーニング不良が多発することがある。又、ブレード欠けを改善する目的で、特定のポリオールとポリイソシアネートとの反応により得られたポリウレタン（例えば、特許文献３参照）や、ポリウレタンとポリアミドとのポリマーブレンド（例えば、特許文献４参照）が提案されているが、十分ではない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２８７４８３号公報
【特許文献２】
特開平３−１０７９８３号公報
【特許文献３】
特開昭６２−２８８８８０号公報
【特許文献４】
特開平６−１１８８５８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の問題点を解決することを課題とする。すなわち、本発明は、クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の引き裂き強度を従来よりも大きくすることにより、ブレード欠けによるクリーニング不良を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードおよびこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
また、クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分に、カーボンナノチューブを配合することにより、ブレード欠けやブレードめくれによるクリーニング不良や、異音の発生を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードおよびこれを用いた画像形成装置を提供すること課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞  ゴム弾性体を含む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の被クリーニング部材に当接する部分の、引き裂き強度が９３１Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とするクリーニングブレードである。
【０００８】
＜２＞  ゴム弾性体を含む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の少なくとも被クリーニング部材に当接する部分が、カーボンナノチューブを含むことを特徴とするクリーニングブレードである。
【０００９】
＜３＞  前記クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の動摩擦係数が、０．２〜０．８の範囲内であることを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載のクリーニングブレードである。
【００１０】
＜４＞  被クリーニング体と、該被クリーニング体表面をクリーニングするクリーニングブレードを含む画像形成装置において、
前記クリーニングブレードが＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載のクリーニングブレードであることを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、第１の本発明、第２の本発明、第１および第２の本発明に共通する事項に分けて順に説明する。
【００１２】
（第１の本発明）
第１の本発明は、ゴム弾性体を含む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の被クリーニング部材に当接する部分の、引き裂き強度が９３１Ｎ／ｃｍ（９５ｋｇｆ／ｃｍ）以上であることを特徴とする。なお、引き裂き強度は、９６１Ｎ／ｃｍ（９８ｋｇｆ／ｃｍ）以上であることが好ましく、１０２９Ｎ／ｃｍ（１０５ｋｇｆ／ｃｍ）以上であることがより好ましい。
【００１３】
従来のクリーニングブレードでは、その被クリーニング部材に当接する部分の引き裂き強度が、一般的に大きくても６８７Ｎ／ｃｍ（７０ｋｇｆ／ｃｍ）程度であった。また、クリーニングブレードの弾性等、他の特性を犠牲にして引き裂き強度を更に高めたものでも８８３Ｎ／ｃｍ（９０ｋｇｆ／ｃｍ）程度が限界であった。このため、ブレード欠けによるクリーニング不良が発生し、信頼性や性能維持性に劣る場合があった。
しかしながら、第１の本発明によれば、引き裂き強度を上記したような範囲とすることにより、ブレード欠けによるクリーニング不良の発生を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードを提供することができる。
なお、このようなクリーニングブレードは、少なくともゴム弾性体を含むものであればその構成は特に限定されないが、例えば、後述するようなカーボンナノチューブを当接部に含むもの等を好適に用いることができる。
【００１４】
また、クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の動摩擦係数は、０．２〜０．８の間であることが好ましい。動摩擦係数が０．２未満の場合には、クリーニング不良が発生する場合があり、０．８を超える場合にはブレードめくれや異音が発生する場合がある。
【００１５】
（第２の本発明）
第２の本発明は、ゴム弾性体を含む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の少なくとも被クリーニング部材に当接する部分が、カーボンナノチューブを含むことを特徴とする。
カーボンナノチューブは、クリーニングブレードの少なくとも被クリーニング部材に当接する部分に含まれることにより、この当接部を補強する効果を発揮するために、引き裂き強度を向上させることができ、９３１Ｎ／ｃｍ（９５ｋｇｆ／ｃｍ）以上とすることも容易である。このため、ブレード欠けによるクリーニング不良の発生を防止することができる。
【００１６】
また、カーボンナノチューブは自己潤滑性を有するために、当接部の摩擦抵抗をより小さくすることができるため、ブレードめくれによるクリーニング不良や、異音の発生を防止しすることができる。なお、当接部の動摩擦係数も、第１の本発明と同様に、０．２〜０．８の範囲内とすることが好ましい。
従って、第２の本発明によれば、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードを提供することができる。
【００１７】
カーボンナノチューブとしては、特に限定されず公知のカーボンナノチューブを用いることができる。例えば、グラファイトの１層（グラフェンシート）を丸めて円筒状のチューブ（以下、「円筒状チューブ」と略す）にした単層状のシングルウォールカーボンナノチューブ、円筒状チューブが２層状のダブルウォールカーボンナノチューブ、円筒状チューブが多層状のマルチウォールカーボンナノチューブ、フラーレンを内包したシングルウォールカーボンナノチューブであるピーポッドなどが挙げられる。
【００１８】
カーボンナノチューブの形状、すなわち、直径および長さは、公知のカーボンナノチューブ作製法で得られるものであれば特に限定されないが、例えば、直径は、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、長さは、１０ｎｍ〜１ｍｍの範囲内のものを用いることができ、直径が２〜５０ｎｍの範囲内、および長さが３０ｎｍ〜１ｍｍの範囲内のものが好ましく用いられる。
また、カーボンナノチューブの物性は特に限定されないが、当接部の静電気力の発生によるクリーニング不良の発生を防止するためには導電性が高いことが好ましい。
【００１９】
カーボンナノチューブの製法は特に限定されず、アーク放電法、レーザー蒸着法、化学気相成長法等、公知のカーボンナノチューブの製法により作製されるものであれば如何なるものを用いてもよい。しかしながら、価格、品質、供給安定性等の実用面において利用に耐えうるものである製法により作製されるものであることが好ましい。
【００２０】
カーボンナノチューブは、クリーニングブレードの少なくとも被クリーニング部材に当接する部分に含まれていればよいが、この当接部にカーボンナノチューブを配する方法としては、当接部表面にコーティングする方法や、当接部に分散させる方法、あるいは両者を組み合わせて用いる方法等が挙げられる。
【００２１】
当接部表面にカーボンナノチューブをコーティングする方法としては、クリーニングブレードの基材を構成する材料、または、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレンブタジエン共重合樹脂、スチレンマレイン酸共重合樹脂ないしこれらの物質２種以上の複合体を結着剤とし、この結着剤にカーボンナノチューブを分散させた塗布液を、クリーニングブレード基材の当接部にコーティングする方法が挙げられる。
【００２２】
なお、カーボンナノチューブを含むコーティング膜の厚みは特に限定されないが、長期間に渡って、安定したクリーニング特性を維持し続けるためには、３μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましい。なお、厚みの上限は特に限定されないが、実用上は５００μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
また、当接部にカーボンナノチューブを分散させる方法としては、クリーニングブレードの基材を構成する材料にカーボンナノチューブを分散させたものを遠心成形、押し出し成形、型成形し短冊状に加工する方法が挙げられる。
【００２４】
当接部に、カーボンナノチューブを含むコーティング膜を形成する場合や、当接部にカーボンナノチューブを分散させる場合において、カーボンナノチューブの含有量は特に限定されないが、０．５〜４０重量％の範囲内であることが好ましく、１．０〜３０重量％の範囲内であることがより好ましい。
カーボンナノチューブの含有量が、０．５重量％未満の場合には、当接部の引き裂き強度が十分に得られなかったり、摩擦抵抗が大きくなったりすることにより、ブレード欠けやブレードめくれによるクリーニング不良や、異音が発生する場合がある。また、４０重量％を超える場合には、当接部の弾性が低下することにより、被クリーニング部材表面に対して柔軟に変形しながら接触することができなくなるため、クリーニング不良が発生する場合がある。
【００２５】
（第１および第２の本発明に共通する事項）
次に、第１および第２の本発明に共通する事項について説明する。
−基材−
クリーニングブレードの基材を構成する材料としては、公知のゴム弾性体を用いることができ、必要に応じてその他の材料を添加してもよい。ゴム弾性体としては、特に限定されないが、ゴムウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリルゴム、ブタジエン系ゴム、スチレン系ゴムあるいはこれらの複合材を用いることができる。また、基材の形状としては板状が好適に用いられ、遠心成形、押し出し成形、型成形等を利用して形成することができる。
【００２６】
−画像形成装置−
次に、本発明のクリーニングブレードを用いた画像形成装置について説明する。本発明のクリーニングブレードを用いた画像形成装置は、その構成が、被クリーニング体と、該被クリーニング体表面をクリーニングする本発明のクリーニングブレードを含むものであれば特に限定されない。
なお、被クリーニング体としては、例えば、感光体ドラムや帯電ロール等、画像形成に際してその表面が時間の経過に伴い汚れが蓄積することにより画質の低下等、画像形成に支障が発生する部材であれば特に限定されない。
【００２７】
以下に、本発明のクリーニングブレードを用いた画像形成装置の具体例について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明のクリーニングブレードを用いた画像形成装置の一例について示した模式断面図であり、具体的には、円筒状の感光体ドラム（被クリーニング体）と、その周囲に配置されたクリーニング装置について示したものである。
図１中、１は感光体（被クリーニング体）、２はクリーニング装置、２ａはフィルムシール、２ｂは排トナー回収オーガー、３はクリーニングブレード、３ｂはエッジ（クリーニングブレード３の感光体２に当接する部分）を表す。
【００２８】
クリーニング装置２は、矢印Ｒ方向に回転可能な感光体２に近接して配置されている。クリーニング装置２の感光体２側に設けられた開口部の一端には感光体２の回転方向に逆らうように（図１中の矢印Ｒと向き合うように）クリーニングブレード３が設けてある。また、クリーニングブレード３の先端部分であるエッジ３ｂは、感光体２表面の接線方向と平行となるように感光体２表面に当接している。開口部のもう一端にはフィルムシール２ａが設けられている。（なお、開口部のクリーニングブレード３が設けられた側に対して、フィルムシール２ａが設けられた側は重力方向を意味し「下側（下部）」と称す）。また、クリーニング装置２内部には、開口部の反対側の下部には排トナー回収オーガー２ｂが設けられている。
【００２９】
クリーニングブレード３による感光体２表面のクリーニングは、感光体２が矢印Ｒ方向に回転した際に、感光体２と転写材との転写部位（不図示）において転写材に転移せず、感光体２表面に残留したトナーが、感光体２の回転にともなってクリーニングブレード３の位置に到達した際にエッジ３ｂにより掻き落されることにより行われる。掻き落されたトナーは、フィルムシール２ａを伝ってクリーニング装置２内に設けられた排トナー回収オーガー２ｂに回収される。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例において評価した引き裂き強度、動摩擦係数、および、各種クリーニング性の評価は以下のように行った。
【００３１】
−引き裂き強度の測定−
引き裂き強度の具体的な測定方法は、ＪＩＳ  Ｋ６２５２（２０００年度版）加硫ゴムの引き裂き強度試験方法に準ずるものであり、より詳しい条件としては、ＪＩＳ  Ｋ６２５２（２０００年度版）加硫ゴムの引き裂き試験方法に記載された形状のゴム試験片を、２３℃の環境下に１時間以上放置し、定められた治具により、一定の速度で引っ張り、試験片が引き裂かれるまでの最大荷重を測定し、下式（１）に示す計算式に基き、引き裂き強度Ｔｒを算出する方法を適用して求めた。
・式（１）  Ｔｒ＝Ｆ／ｔ
但し、式（１）において、Ｔｒは引き裂き強度（Ｎ／ｃｍ）を表し、Ｆは最大荷重（Ｎ）を表し、ｔは試験片の試験部分の厚さ（ｃｍ）を表す。
【００３２】
−動摩擦係数の測定−
クリーニングブレードと感光体との間の動摩擦係数は、ＨＥＩＤＯＮ社製の表面性試験装置を用いて測定した。
【００３３】
−各種クリーニング性の評価−
各種クリーニング性の評価は、板厚１．５ｍｍのウレタンゴムを基材としたクリーニングブレードを、画像形成装置（Ａｂｌｅ  ３２２１：富士ゼロックス社製）に、感光体ドラムに対する当接角を２０度、押圧をブレード１ｃｍ当り５０ｇ重になるように装着して実施した。また、クリーニング性評価の詳細としては、連続画像形成の初期および２万枚形成後について、ブレードめくれ、異音、ブレード欠けによる画質欠陥、及び、ブレードをくぐり抜けてきた残留トナーの有無について評価した。
【００３４】
＜実施例１＞
富士ゼロックス社製Ａｂｌｅ  ３２２１に装着可能な板厚１．５ｍｍのウレタンゴムからなるクリーニングブレードの感光体との当接部に、下記コーティング組成物を浸漬コーティングした後、加熱乾燥させ、これら組成物からなる膜（膜厚３μｍ）を当接部近傍に形成したクリーニングブレードＡを得た。
【００３５】
−コーティング組成物−
・ポリウレタン樹脂（日本ポリウレタン社製  ニッポラン３１１３）：１００重量部
・イソシアネート架橋剤（日本ポリウレタン社製  コロネートＬ）：２重量部
・マルチウォールカーボンナノチューブ（本荘ケミカル社製）：１重量部
・酢酸エチル：５０重量部
【００３６】
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は９６１Ｎ／ｃｍ（９８Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．８であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００３７】
＜実施例２＞
実施例１で用いたコーティング組成物の内、マルチウォールカーボンナノチューブに替えて、シングルウォールカーボンナノチューブを用いた以外は実施例１と同様にして、クリーニングブレードＢを得た。
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は１０３０Ｎ／ｃｍ（１０５Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．７であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００３８】
＜実施例３＞
実施例１で用いたコーティング組成物の内、マルチウォールカーボンナノチューブの配合量を、１重量部から５重量部に変更した以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードＣを得た。
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は１０６９Ｎ／ｃｍ（１０９Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．４であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００３９】
＜実施例４＞
実施例１で用いたコーティング組成物の内、マルチウォールカーボンナノチューブの配合量を、１重量部から８重量部に変更した以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードＤを得た。
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は１０９８Ｎ／ｃｍ（１１２Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．２であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００４０】
＜比較例１＞
実施例１で用いたコーティング処理前の板厚１．５ｍｍのウレタンゴムからなるクリーニングブレードを比較例１のクリーニングブレード（クリーニングブレードＥ）とした。このクリーニングブレードＥの感光体との当接面の引き裂き強度は８１４Ｎ／ｃｍ（８３Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は１．１であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００４１】
＜比較例２＞
実施例１で用いたコーティング組成物の内、マルチウォールカーボンナノチューブ：１重量部に替えて、ポリテトラフルオロエチレン（三井・デュポンフロロケミカル社製  ＴＬＰ−１０Ｆ）：３重量部を用いた以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードＦを得た。
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は７３５Ｎ／ｃｍ（７５Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．３以下であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００４２】
＜比較例３＞
実施例１で用いたコーティング組成物の内、マルチウォールカーボンナノチューブ：１重量部に替えて、ポリテトラフルオロエチレン（三井・デュポンフロロケミカル社製  ＴＬＰ−１０Ｆ）：５重量部を用いた以外は実施例１と同様にしてクリーニングブレードＧを得た。
このクリーニングブレードの感光体との当接面の引き裂き強度は６５７Ｎ／ｃｍ（６７Ｋｇｆ／ｃｍ）、動摩擦係数は０．１以下であった。また、クリーニング性について評価した結果は、これらの結果と共に表１に示す。
【００４３】
【表１】
2004191708.tif 000002
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したように、第１の本発明によれば、クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分の引き裂き強度を従来よりも大きくすることにより、ブレード欠けによるクリーニング不良を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードおよびこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
また、第２の本発明によれば、クリーニングブレードの被クリーニング部材に当接する部分に、カーボンナノチューブを配合することにより、ブレード欠けやブレードめくれによるクリーニング不良や、異音の発生を防止し、信頼性および性能維持性の高いクリーニングブレードおよびこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーニングブレードを用いた画像形成装置の一例について示した模式断面図である。
【符号の説明】
１    感光体（被クリーニング体）
２    クリーニング装置
２ａ  フィルムシール
２ｂ  排トナー回収オーガー
３    クリーニングブレード
３ｂ  エッジ（クリーニングブレード３の感光体２に当接する部分）
【図１】
2004191708.tif 000003