JP2020003750A - 電子写真機器用クリーニングブレード - Google Patents

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Atsushi Shimizu
厚詞 清水
学 作田
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利彦 荒田
Toshihiko Arata
利彦 荒田
宮川 新平
Shinpei Miyagawa
新平 宮川
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Abstract

【課題】スティックスリップ現象を抑えつつトナーの回収率を向上させた電子写真機器用クリーニングブレードを提供すること。【解決手段】ゴム弾性体で構成され先端で像担持体の表面を摺擦して該表面を清掃するブレード部12と、ブレード部12の基端に接合された保持部14と、を有し、ブレード部12の像担持体に対向する面12bとは反対の面12aの先端側に、ブレード部12の長手方向に沿って延びる突条16を有し、突条16における高さが最大となる位置が、ブレード部12の先端側の端部よりも基端側にあり、ブレード部12の先端側の端部における厚みt1が、ブレード部12の先端と基端の間の中間部における厚みt2の1/2以上である電子写真機器用クリーニングブレード10とする。【選択図】図2

Description

本発明は、電子写真機器用クリーニングブレードに関するものである。
電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器には、像担持体(感光ドラム,転写ベルト等)の外周面上に残留するトナーを除去するためのクリーニングブレードが設けられている。クリーニングブレードは、その先端で像担持体の外周面に当接しており、回転する像担持体の外周面上をその先端が当接して摺動することで、感光ドラムの外周面上に残留するトナーを除去している。
特許第4429715号公報 実公平04−34537号公報
クリーニングブレードは、例えば配置スペースなどから像担持体の上部に当接するように配置されることがある。この場合、クリーニングブレードの先端で掻き取られたトナーはその先端に堆積するため、トナーの堆積量が多くなるとその先端から像担持体へ逆戻りするおそれがある。
例えば特許文献1には、長手方向の両端部の感光体ドラムに接する清掃側側端にトナー漏れ防止突部が形成されたクリーニングブレードが示されている。しかし、この突部は、いわゆるリング汚れ現象を防止するために、クリーニングブレードの長手方向の両端部から液状の余剰トナーが流れ出るのを防止するものである。この突部は、クリーニングブレードを乗り越えたトナーが感光体ドラムに逆戻りするのを防止するような形状にはなっていない。したがって、特許文献1のクリーニングブレードは、クリーニングブレードを乗り越えたトナーが感光体ドラムに逆戻りすることを防止するものではない。
また、特許文献2には、先端側のクリーニング部よりも長くかつ薄肉に形成されたアーム部を有するクリーニングブレードが示されている。しかし、このアーム部の形状は、ブレードの転写ドラムへの押し付け力を大とすることなくブレードの自由長を小さくすることを可能とするためのものである。特許文献2には、トナーがクリーニングブレードを乗り越えることの記載や、クリーニングブレードを乗り越えたトナーを回収することの記載はない。
また、クリーニングブレードは、当接する像担持体の可動によって弾性変形を繰り返すため、振動によりスティックスリップ現象が発生するおそれがある。したがって、クリーニングブレードには、スティックスリップ現象を抑えつつトナーの回収率を向上することが求められる。
本発明が解決しようとする課題は、スティックスリップ現象を抑えつつトナーの回収率を向上させた電子写真機器用クリーニングブレードを提供することにある。
上記課題を解決するため本発明に係る電子写真機器用クリーニングブレードは、ゴム弾性体で構成され先端で像担持体の表面を摺擦して該表面を清掃するブレード部と、前記ブレード部の基端側に接合された保持部と、を有する電子写真機器用クリーニングブレードであって、前記ブレード部の像担持体に対向する面とは反対の面の先端側に、前記ブレード部の長手方向に沿って延びる突条を有し、前記突条における高さが最大となる位置が、前記ブレード部の先端側の端部よりも基端側にあり、前記ブレード部の先端側の端部における厚みt1が、前記ブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2の1/2以上であることを要旨とするものである。
本発明に係る電子写真機器用クリーニングブレードにおいては、前記ブレード部の先端側の端部における厚みt1が、前記ブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2以上であることが好ましい。また、前記ブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2が、1.5mm以上3.0mm未満であることが好ましい。また、前記突条における高さが最大となる位置における厚みt3と前記ブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2の差t3−t2が、0.05mm以上3.0mm以下であることが好ましい。また、前記ブレード部の自由長Lが、5.0mm以上12mm以下であることが好ましい。また、前記突条の幅Sが、前記ブレード部の自由長Lの1/2以下であることが好ましい。
本発明に係る電子写真機器用クリーニングブレードによれば、ブレード部の像担持体に対向する面とは反対の面の先端側に、ブレード部の長手方向に沿って延びる突条を有し、突条における高さが最大となる位置が、ブレード部の先端側の端部よりも基端側にあることから、トナーの掻き取り時にはトナーが突条を乗り越えて突条よりも基端側に移動しやすく、基端側に移動したトナーは突条によって像担持体への逆戻りが抑えられるため、トナーの回収率を向上させることができる。そして、このような突条を有することで、ブレード部の基端側1/2よりも先端側1/2の体積が大きくなるため、ブレード部の弾性変形を小さくすることができ、スティックスリップ現象を抑えることができる。また、突条における高さが最大となる位置がブレード部の先端側の端部よりも基端側にあることで、突条における重心が基端側に寄っており、スティックスリップ現象の抑制に貢献する。さらに、ブレード部の先端側の端部における厚みt1がブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2の1/2以上であることで、トナーの掻き取り時におけるブレード部の先端のメクレが抑えられる。これにより、ブレード部の先端に堆積するトナーが像担持体へ逆戻りするのを抑え、トナーの回収率の低下を抑えることができる。
この際、ブレード部の先端側の端部における厚みt1が、ブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2以上であると、ブレード部の先端側1/2の体積をより大きくできるため、ブレード部の弾性変形を小さくする効果が向上し、スティックスリップ現象を抑える効果が向上する。
そして、ブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2が1.5mm以上であると、厚みt2によるスティックスリップ現象への影響を小さく抑えることができる。また、厚みt2が3.0mm未満であると、厚みt2に伴い大きくなる突条の大きさを抑えてトナーの掻き取り時にトナーが突条を乗り越えやすくすることができるため、トナーの回収率向上に貢献できる。
そして、突条における高さが最大となる位置における厚みt3とブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2の差t3−t2が0.05mm以上であると、像担持体へのトナーの逆戻りを抑える効果により優れる。また、t3−t2が3.0mm以下であると、突条の大きさが抑えられ、トナーの掻き取り時にトナーが突条を乗り越えやすくすることができるため、トナーの回収率向上に貢献できる。
そして、ブレード部の自由長Lが5.0mm以上であると、トナーの掻き取り時に突条を乗り越えて突条よりも基端側に移動したトナーを保持する部分の容積を大きくできるため、トナーの回収率向上に貢献できる。また、自由長Lが12mm以下であると、ブレード部上でのトナーの搬送距離が抑えられ、像担持体へのトナーの逆戻りを抑える効果により優れる。
そして、突条の幅Sが自由長Lの1/2以下であると、トナーの掻き取り時にトナーが突条を乗り越えて突条よりも基端側に移動するための距離が短いため、トナーが突条を乗り越えて突条よりも基端側に移動しやすく、トナーの回収率向上に貢献できる。
本発明の一実施形態に係る電子写真機器用クリーニングブレードの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電子写真機器用クリーニングブレードの側面図である。 本発明の一実施形態に係る電子写真機器用クリーニングブレードが回転する像担持体の外周面上を摺動する様子を示した模式図である。 他の実施形態に係る電子写真機器用クリーニングブレードの側面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る電子写真機器用クリーニングブレード(本ブレード)10は、ウレタンゴムなどのゴム弾性体で構成されたブレード部12と、ブレード部12の基端側に接合された保持部14と、を有する。保持部14は、金属や硬質プラスチックなどの剛性部材で構成され、断面L字状となっている。本ブレード10において、x方向がブレード部12の長手方向であり、y方向がブレード部12の幅方向である。本ブレード10は、ブレード部12の長手方向(x方向)が像担持体(感光ドラム,転写ベルト等)の軸方向と平行になるように像担持体に対して配置される。
図2に示すように、本ブレード10は、ブレード部12の下面12bが像担持体に対向する面となり、この像担持体に対向する面の先端側端部に、像担持体の表面に当接する当接部(エッジ)12cを有する。そして、ブレード部12の像担持体に対向する面とは反対の面(上面12a)の先端側には、ブレード部12の長手方向(x方向)に沿って延びる突条16を有している。この突条16は、ブレード部12の上面12aに対し、直交する方向の上側に設けられている。ブレード部12の先端と基端の間の中間部において、ブレード部12の上面12aおよび下面12bは互いに平行な平面となっており、この中間部は平板状に形成されている。中間部は、ブレード部12における先端側の突条を有する部分と基端側の保持部に接合されている部分を除いた部分であり、基端側の保持部に接合されている部分から先端側の突条を有する部分まで延びるアームとなる部分である。ブレード部12の当接部12cにおけるエッジの角度θは略90°であり、好適には80°〜100°の範囲である。また、ブレード部12の上面12aと突条16の基端側端面のなす角θは、略90°であり、好適には80°〜100°の範囲である。
ブレード部12の先端側端部は、突条16の先端側端部と面一となっている。突条16の先端側端部は、中間部の上面12aよりも高い位置にあり、突条16の先端側端部における厚みt1は、中間部における厚みt2よりも大きくなっている(t1>t2)。そして、突条16は先端側の端部から基端側に向けて漸次高くなるように傾斜しており、突条16の頂部は平滑な斜面となっている。したがって、突条16の基端側の端部が突条16における高さが最大となる位置であり、突条16における高さが最大となる位置は、ブレード部12の先端側の端部よりも基端側にある。そして、突条16における高さが最大となる位置である、突条16の基端側端部における厚みt3は、突条16の先端側端部(ブレード部12の先端側端部)における厚みt1よりも大きく(t3>t1)、中間部における厚みt2よりも大きくなっている(t3>t2)。
このような構成の本ブレード10は、図3に示すように、像担持体20の上部に、ブレード部12の上面12aを上にして、像担持体20の上部に当接部12cが当接するように設置される。像担持体20の回転に伴い、当接部12cで像担持体20の表面を摺擦して、像担持体20の表面に残留するトナー18を掻き取って像担持体20の表面を清掃する。当接部12cで掻き取られたトナー18は、ブレード部12の先端に徐々に堆積し、次第にブレード部12の先端の突条16を乗り越え、ブレード部12の上面12aにおける突条16から基端までで形成される凹部まで移動し、凹部に収容される。こうして、掻き取られたトナー18を凹部に溜めることで、トナー18は回収される。
本ブレード10において、突条16は先端側の端部から基端側に向けて漸次高くなるように傾斜しており、突条16の基端側端部における厚みt3が突条16の先端側端部における厚みt1よりも大きく(t3>t1)、突条16における高さが最大となる位置がブレード部12の先端側の端部よりも基端側にあることから、トナー18の掻き取り時にはトナー18が突条16を乗り越えて突条16よりも基端側に移動しやすく、基端側に移動したトナーは突条16によって像担持体20への逆戻りが抑えられるため、トナー18の回収率を向上させることができる。
そして、このような突条16を有することで、ブレード部12の基端側1/2よりも先端側1/2の体積が大きくなるため、ブレード部12の弾性変形を小さくすることができ、スティックスリップ現象を抑えることができる。また、突条16は先端側の端部から基端側に向けて漸次高くなるように傾斜しており、突条16における高さが最大となる位置がブレード部12の先端側の端部よりも基端側にあることで、突条16における重心が基端側に寄っており、スティックスリップ現象の抑制に貢献する。
さらに、ブレード部12の先端側の端部における厚みt1がブレード部12の先端と基端の間の中間部における厚みt2の1/2以上であることで、トナー18の掻き取り時におけるブレード部12の先端のメクレが抑えられる。これにより、ブレード部12の先端に堆積するトナー18が像担持体20へ逆戻りするのを抑え、トナー18の回収率の低下を抑えることができる。
本ブレード10においては、ブレード部12の先端と基端の間の中間部の厚みt2は、1.5mm以上3.0mm未満であることが好ましい。中間部の厚みt2が1.5mm以上であると、中間部の厚みt2に起因するブレード部12の弾性変形が小さく抑えられ、厚みt2によるスティックスリップ現象への影響を小さく抑えることができる。この観点から、中間部の厚みt2は、より好ましくは1.6mm以上である。そして、中間部の厚みt2が3.0mm未満であると、厚みt2に伴い大きくなる突条16の大きさを抑えてトナー18の掻き取り時にトナー18が突条16を乗り越えやすくすることができるため、トナー18の回収率向上に貢献できる。この観点から、中間部の厚みt2は、より好ましくは2.9mm以下、さらに好ましくは2.5mm以下である。中間部の厚みが不均一である場合には、中間部の厚みt2は中間部において最も厚みの薄い部分における厚みである。
そして、突条16における高さが最大となる位置における厚みt3とブレード部12の先端と基端の間の中間部における厚みt2の差t3−t2は、0.05mm以上3.0mm未満であることが好ましい。t3−t2が0.05mm以上であると、像担持体20へのトナー18の逆戻りを抑える効果により優れる。この観点から、t3−t2は、より好ましくは0.10mm以上、さらに好ましくは0.50mm以上である。また、t3−t2が3.0mm以下であると、突条16の大きさが抑えられ、トナー18の掻き取り時にトナー18が突条16を乗り越えやすくすることができるため、トナー18の回収率向上に貢献できる。この観点から、t3−t2は、より好ましくは2.9mm以下、さらに好ましくは2.5mm以下である。
そして、ブレード部12の自由長Lは、5.0mm以上12mm以下であることが好ましい。自由長Lは、図2に示すように、ブレード部12のうち保持部14と接触していない部分で自由に弾性変形可能な部分の長さである。自由長Lが5.0mm以上であると、トナー18の掻き取り時に突条16を乗り越えて突条16よりも基端側に移動したトナー18を保持する部分(ブレード部12の上面12aにおける突条16から基端までで形成される凹部)の容積を大きくできるため、トナー18の回収率向上に貢献できる。この観点から、自由長Lは、より好ましくは6.0mm以上である。そして、自由長Lが12mm以下であると、ブレード部12上においてトナー18の凹部への搬送距離が抑えられ、像担持体20へのトナー18の逆戻りを抑える効果により優れる。この観点から、自由長Lは、より好ましくは10mm以下である。
そして、突条16の幅Sは、自由長Lに対し、1/2以下であることが好ましい。突条16の幅Sが自由長Lの1/2以下であると、トナー18の掻き取り時にトナー18が突条16を乗り越えて突条16よりも基端側に移動するための距離が短いため、トナー18が突条16を乗り越えて突条16よりも基端側に移動しやすく、トナー18の回収率向上に貢献できる。この観点から、突条16の幅Sは、自由長Lに対し、より好ましくは1/3以下である。
本ブレード10のブレード部12は、ゴム弾性体からなり、ゴム弾性体としては、ウレタンゴム、熱可塑性エラストマーなどが好適に用いられる。ゴム弾性体としては、好ましくは、耐摩耗性に優れ、かつ、適度な弾性を有するウレタンゴムである。ブレード部12のJIS−A硬度は、60〜85°程度であることが好ましい。より好ましくは65〜80°である。
本ブレード10は、クリーニングブレード用成形型内に、保持具を配置し、ゴム組成物を成形型内に注入した後、ゴム組成物を硬化し、脱型後、必要に応じて裁断などすることにより、作製することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば上記実施形態においては、突条16の先端側の端部における厚みt1が中間部の厚みt2よりも大きく構成されているが、本発明に係るクリーニングブレードにおいては、厚みt1が厚みt2の1/2以上であれば、厚みt1が厚みt2と同じか厚みt2よりも小さく構成されていてもよい。図4には、本発明の他の実施形態に係る電子写真機器用クリーニングブレードを示す。
図4に示すように、クリーニングブレード30は、ウレタンゴムなどのゴム弾性体で構成されたブレード部12と、ブレード部12の基端側に接合された保持部14と、を有する。クリーニングブレード30は、クリーニングブレード10と比較して、厚みt1が厚みt2よりも小さく構成されている点が相違するのみであり、これ以外の構成はクリーニングブレード10と同じであるため、説明を省略する。
このように、本発明に係るクリーニングブレードは、厚みt1が厚みt2よりも小さく構成されていてもよい。ただし、厚みt1が薄すぎると、トナー18の掻き取り時に先端においてメクレが生じやすく、トナー18の掻き取りが不十分となってトナー18の回収率が低下するため、厚みt1は厚みt2の1/2以上とする必要がある。
また、上記実施形態においては、突条16は先端側の端部から基端側に向けて漸次高くなるように傾斜しており、突条16の頂部は平滑な斜面となっているが、突条16の頂部は曲面であってもよい。また、突条16における最も高い位置は基端側端部となっているが、先端側端部と基端側端部の間の任意の位置が突条16における最も高い位置となっていてもよい。
また、上記実施形態においては、中間部の上面12aおよび下面12bは平面となっているが、中間部の上面12aおよび下面12bのいずれか一方または両方に、窪みが形成されていてもよい。
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
(実施例1〜18、比較例1〜3)
クリーニングブレード用成形型内に板状保持具を配置し、ウレタンゴム組成物を成形型内に注入した後、130℃に加熱してウレタン組成物を硬化させ、脱型、裁断することにより、所定の形状を有するクリーニングブレードを作製した。作製した各クリーニングブレードの形状は、図2に示すモデル形状における各パラメータの値が表に示す通りのものである。作製した各クリーニングブレードを用い、トナー回収率とスティックスリップの発生を調べた。その結果を表に示す。
(トナー回収率の測定)
予め各クリーニングブレードの質量を測定した後、感光ドラムを簡易的に回転できる治具を取り付けた感光ドラム(日本HP社製、「HP LaserJet Enterprise Color M553dn」に、かき取ったトナーが自重で落ちないようにクリーニングブレードを設置し、感光ドラムに対し当接圧が一定となるように当接させた。次いで、感光ドラムにトナーを一定に供給しつつランニング試験を行った(感光ドラムを1万回転させた)。その後、クリーニングブレードを取り出し、そのクリーニングブレードの質量を測定することで、クリーニングブレード上に堆積する回収トナーの質量を算出した。
ブレード部の先端側に突条を有しない比較例1を基準とし、回収トナーの質量が比較例2と同等(1.01倍以上1.1倍以下)だった場合を「△」、回収トナーの質量が比較例2よりも大きい(1.1倍超1.3倍以下)場合を良好「○」、回収トナーの質量が比較例2の1.35倍以上の場合を特に良好「◎」、回収トナーの質量が比較例2よりも小さい(1.0倍未満)場合を不良「×」とした。
(スティックスリップの発生)
感光ドラム(日本HP社製、「HP LaserJet Enterprise Color M553dn」に、かき取ったトナーが自重で落ちないようにクリーニングブレードを設置し、感光ドラムに対し当接圧が一定となるように当接させた。次いで、KEYENCE社製(NR−600 マルチ入力データ収集システム/NR−CA04 加速度計測ユニット)の測定端子を保持部14の中央にアロンアルファにて固定し、5000枚画出し後の感光ドラムをさらに1回転させたときの加速度をL/L環境下(10℃×10%RH)で計測した。計測した加速度は、振動強度へ変換し、スティックスリップの発生が確認されている周波数350Hz付近の振動強度を計測した。
300±50Hzを基本振動とする共振(鳴き)を観測した場合をスティックスリップあり「×」とし、300±50Hzを基本振動とする共振(鳴き)を観測しなかった場合をスティックスリップなし「○」とした。また、300±50Hzを基本振動とはしないがその付近(200Hz以上250Hz未満、350Hz超400Hz以下)で共振(鳴き)を観測した場合を「△」とした。
Figure 2020003750
Figure 2020003750
Figure 2020003750
ブレード部の先端側に突条を有しない比較例1、ブレード部の先端側に突条を有するものの突条における高さが最大となる位置がブレード部の先端側の端部にある比較例2,3に対し、ブレード部の先端側に突条を有し、突条における高さが最大となる位置が突条の基端側端部でブレード部の先端側の端部よりも基端側にあり、ブレード部の先端側の端部における厚みt1がブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2の1/2以上である各実施例は、スティックスリップ現象が抑えられているとともに、トナーの回収率が向上していることがわかる。
そして、実施例1〜4から、厚みt1が厚みt2以上で、ブレード部の先端側1/2の体積がより大きくなると、スティックスリップ現象への影響がより小さく抑えられる。そして、実施例1,5〜8から、厚みt2が1.5mm以上であると、スティックスリップ現象への影響がより小さく抑えられ、厚みt2が3.0mm未満であると、トナーの回収率がより向上する。そして、実施例1,9〜12から、差t3−t2が0.05mm以上3.0mm以下であると、トナーの回収率がより向上する。そして、実施例1,13〜16から、自由長Lが5.0mm以上12mm以下であると、トナーの回収率がより向上する。そして、実施例1,17〜18から、突条の幅Sが自由長Lの1/2以下であると、トナーの回収率がより向上する。
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
10 クリーニングブレード
12 ブレード部
14 保持部
16 突条

Claims (6)

  1. ゴム弾性体で構成され先端で像担持体の表面を摺擦して該表面を清掃するブレード部と、前記ブレード部の基端側に接合された保持部と、を有する電子写真機器用クリーニングブレードであって、
    前記ブレード部の像担持体に対向する面とは反対の面の先端側に、前記ブレード部の長手方向に沿って延びる突条を有し、
    前記突条における高さが最大となる位置が、前記ブレード部の先端側の端部よりも基端側にあり、
    前記ブレード部の先端側の端部における厚みt1が、前記ブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2の1/2以上であることを特徴とする電子写真機器用クリーニングブレード。
  2. 前記ブレード部の先端側の端部における厚みt1が、前記ブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2以上であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真機器用クリーニングブレード。
  3. 前記ブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2が、1.5mm以上3.0mm未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真機器用クリーニングブレード。
  4. 前記突条における高さが最大となる位置における厚みt3と前記ブレード部の先端と基端の間の中間部における厚みt2の差t3−t2が、0.05mm以上3.0mm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電子写真機器用クリーニングブレード。
  5. 前記ブレード部の自由長Lが、5.0mm以上12mm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電子写真機器用クリーニングブレード。
  6. 前記突条の幅Sが、前記ブレード部の自由長Lの1/2以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電子写真機器用クリーニングブレード。
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