JP2006323207A - 電子写真用クリーニングロール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性軸体の外側に直接あるいは接着剤を用いて半導電性樹脂層が配された温度23℃、相対湿度50%RHにおける体積抵抗率が1×105〜1×1014Ω・cmで、外径が50mm以下のロールであって、以下の要件をすべて満たすことを特徴とする電子写真用クリーニングロール。
・JIS B 0601−1994に準拠して測定した十点平均表面粗さRzが1.0μm以下
・ロール外径の長手方向の変動幅、およびロール外径の周方向の変動幅がいずれも0.05mm以下
・ロール外径の長手方向の変動率、およびロール外径の周方向の変動率がいずれも0.4%以下
【選択図】 なし
Description
ファーブラシ方式は、ナイロン、ポリエステル樹脂、アクリルまたはポリアミド等の高結晶性高分子からなる短繊維が、前記像担持体に対して略垂直になるように回転支持材であるシャフトの周りに配設されることで形成されたファーブラシを用いる方式で、該短繊維により残留トナーを掻き落とすようにしたものである。しかしながら、ファーブラシと被クリーニング体とが接触するために、長期間の使用によりファーブラシが磨耗してしまい、ある程度の使用期間を経ると交換する必要が生ずるなど、ブラシの耐久性に問題があった。また、被クリーニング体表面に発生した傷等によりトナーが被クリーニング体表面に入り込んだ場合には、ファーブラシではトナーを十分に除去することが困難であった。さらに、ファーブラシを用いた場合には、ブラシロールを高速回転させるために発生した気流でトナーが飛散し、これを吸引するフィルターパック付きのバキューム装置が必要となるため、クリーニング装置が大型化したり、騒音が発生する等の問題点があった。
磁気ブラシクリーニング方式は、スリーブに内包したマグネットロールの磁力により磁性キャリアを付着させて磁気ブラシを形成し、被クリーニング体表面にこの磁気ブラシを接触回転させてトナーを静電的に除去する方式である。磁気ブラシクリーニング方式は、静電気力を利用しているため、上述のファーブラシ方式と比較して小型である他、被クリーニング体に接触するのは磁気ブラシの穂先であるため、被クリーニング体表面を傷つけたり磨耗させたりすることも少ない。このため、磁気ブラシクリーニング方式は高速機に使用されていたが、バイアス電圧、ブラシ速度、磁極位置等の条件設定が難しいという問題点がある。
静電ブラシクリーニング方式は、導電性繊維からなるブラシロールにバイアス電圧を印加して、被クリーニング体表面からトナーを静電気力で除去する方式である。静電ブラシクリーニング方式は、静電気力によるクリーニング作用が大きいため、ファーブラシクリーニング方式に比べて、ブラシ回転数やブラシ食い込み量を小さくすることができ、その結果、被クリーニング体表面の磨耗やフィルミング現象の発生を抑えることができる。しかし、高湿条件下で被クリーニング体に残留したトナー量が多い場合などは、PCC(プレ・クリーニング・コロトロン)で十分に再帯電できないため、逆極性に帯電したトナーや低帯電のトナーはクリーニングできないという問題点がある。
一方特許文献2に記載の発明は、実質的に硬質の表面層と、実質的に軟質の導電層を備えたものであり、実施例においては軟質の導電層としてエピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、EPDMやその発泡体を用いたものが例示されている。
すなわち、導電性軸体に発泡体や弾性体を配する場合、発泡体や弾性体は比較的厚みの厚いものであることからロールの長手及び周方向の外径の変動が大きくなり、外径の小さい部分(導電性軸体の軸芯からの距離の短い部分)においてトナーの残存が起こりやすいことが判明した。
(1)導電性軸体の外側に直接あるいは接着剤を用いて半導電性樹脂層が配された温度23℃、相対湿度50%RHにおける体積抵抗率が1×105〜1×1014Ω・cmで、外径が50mm以下のロールであって、以下の特性をすべて満たすことを特徴とする電子写真用クリーニングロールロール。
・JIS B 0601−1994に準拠して測定した十点平均表面粗さRzが1.0μm以下
・ロール外径の長手方向の変動幅、およびロール外径の周方向の変動幅がいずれも0.05mm以下
・ロール外径の長手方向の変動率、およびロール外径の周方向の変動率がいずれも0.4%以下
(2)該半導電性樹脂層の動摩擦係数が0.05〜0.5であることを特徴とする(1)に記載の電子写真用クリーニングロールに関するものである。
(3)半導電性樹脂層を構成する主たる合成樹脂がポリアミド系樹脂であることを特徴とする(1)または(2)のいずれかに記載の電子写真用クリーニングロールに関するものである。
本発明に用いられる導電性軸体はその材質を特に限定するものではなく、金属、導電性が付与された合成樹脂いずれもが使用可能である。但し、本発明の骨子の一つは電子写真用クリーニングロール(以下単に「クリーニングロール」と称することがある)の長手及び周方向の外径の変動幅および変動率を小さく抑えることであり、この目的のためには寸法精度よく加工できる金属製であること、さらには耐腐食性を考慮してステンレス製のものが最も好ましい。
すなわち、一般に合成樹脂同士を摩擦すると合成樹脂表面が帯電するが、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン等多くの合成樹脂はマイナスに帯電する特性を有している。一方、プラスに帯電する合成樹脂は少なく、ポリアミドはプラス帯電する数少ない合成樹脂の一つである。
他方、トナーとしては通常マイナス帯電するトナーを用いることが多い。従って、クリーニングロールの半導電性樹脂層を構成する主たる合成樹脂としてポリアミド系樹脂を選択した場合、被クリーニング体に不要に付着したトナーを効果的に吸着除去できるのである。
なお、クリーニングロールの半導電性樹脂層を構成する主たる合成樹脂としてポリアミド系樹脂を選択した場合の半導電性樹脂層の構成については後述する。
・JIS B 0601−1994に準拠して測定した十点平均表面粗さRzが1.0μm以下、
・ロール外径の長手方向の変動幅、およびロール外径の周方向の変動幅がいずれも0.05mm以下(より好ましくは0.03mm以下)、
・ロール外径の長手方向の変動率、およびロール外径の周方向の変動率がいずれも0.4%以下(より好ましくは0.3%以下)、
これらの要件が全て満たされることにより、
・クリーニングロールと被クリーニング体との間に間隙をほとんど生じなくなるため、優れたクリーニング特性を示す、
・クリーニングロールに付着したトナーをブレードで除去する際に、クリーニングロールとブレードとの間隙からのトナーのすり抜けがほとんど起こらず、被クリーニング体に付着したトナーを除去することが安定的に行える、
等優れたクリーニングロールとして優れた特性を示す。前記した要件のうち一つでも満たされない場合にはこのような優れた特性を示し得ない。
レーザースキャン式非接触寸法測定器を用いて、クリーニングロールの長手方向に端部から10mm離れた位置からもう一方の端部に亘って50mm間隔でクリーニングロールの外径を測定して、0°D1〜0°Dnのデータを得る。同様の測定を、クリーニングロールを導電性軸体の軸芯を中心軸として45°、90°、135°回転させた状態でそれぞれ行い、表1に示されるような、0°D1〜135°Dnのデータを得る。
表1に示した0°D1〜135°D1の内の、最大値から最小値を減じることにより1Rを求める。同様にして、2R、…、nRを求める。1R、2R、…、nRのうちの最大値をロール外径の周方向の変動幅(mm)とする。
ロール外径の長手方向の変動幅をロール外径(平均外径)で除し、この値に100を乗じた値をロール外径の長手方向の変動率(%)とする。
ロール外径の周方向の変動幅をロール外径(平均外径)で除し、この値に100を乗じた値をロール外径の周方向の変動率(%)とする。
・半導電性のチューブの内径より若干大きい外径をもつ導電性軸体に半導電性のチューブをわずかに伸ばしつつ被せることにより張力をかけ、加熱する方法、
・導電性軸体に半導電性のチューブを被せ、加熱ロール等でクリーニングロール外周面を処理しつつ平滑化させる方法、
・導電性軸体に半導電性のチューブが被覆されたクリーニングロールへ熱風を吹き付けて加熱した後、コールドロールでクリーニングロール表面の平滑化と冷却を行なう方法、
・導電性軸体の選定において、表面粗さが小さいものを選ぶ方法、
等が例示できる。
まず、ポリアミド系樹脂としては、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6とナイロン66との共重合体、ナイロン6とナイロン12との共重合体等の脂肪族ポリアミドが挙げられ、これらのうちでも、加工温度を低く設定できることから、融点が230℃以下、さらには200℃以下のポリアミドが好ましく、この意味から、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6とナイロン66との共重合体、ナイロン6とナイロン12との共重合体から選ばれる1種以上の組み合わせが最適である。
なお、半導電性樹脂層における合成樹脂成分と導電性付与剤の配合割合は合成樹脂成分100重量部に対し、導電性付与剤が2〜30重量部となるように設定することが望ましい。
<導電性軸体>
軸体:外径15mmで、長さ(有効面長)350mmの鉄製軸体
<ポリアミド>
Ny:共重合ナイロン(6ナイロンと12ナイロンとの共重合体):融点150〜160℃
<変性ポリオレフィン>
MPO:エチレン・メタクリル酸共重合体
<導電性付与剤>
CB:アセチレンブラック
Li:過塩素酸リチウム
<アンチブロッキング剤>
Si:シリカ:平均粒径5μm
なお、ロール外径の長手方向の変動幅、ロール外径の周方向、ロール外径の長手方向の変動率、およびロール外径の周方向の変動率は前述した方法により評価した。なお、レーザースキャン式非接触寸法測定器として、レーザースキャンマイクロメータLSM−602、およびLSM−3000(いずれもミツトヨ社製)を用いた。
作製したクリーニングロールについて、表面粗さ形状測定機サーフコム570A(東京精密社製)を用いてJIS B 0601−1994に準拠して十点平均表面粗さRzを測定した。
作製したクリーニングロールについて、23℃、50%RHの条件下で、デジタル超高抵抗計R8340A(アドバンテスト社製)を用いて、クリーニングロールの軸体とクリーニングロール表面との間に電圧25Vを印加し、体積抵抗率を測定した。
摩擦係数測定機AB−401(テスター産業製)を用いて、作製したクリーニングロールから引き剥がしたフィルム状の半導電性樹脂層につき、被クリーニング体に接触する面同士の動摩擦係数を測定した。なお、測定は、JIS−K7125に準じる方法、詳しくは、幅25mm、長さ40mm、重さ200gの滑り片を用い、試験速度700mm/minで測定を行なった。
得られたクリーニングロールを電子式複写機に装着して実際に複写を行い、被クリーニング体からクリーニングロールに移動したトナーをブレードによりほぼ完全に除去できるかどうかを判定した。
○…ほぼ完全に除去できる
×…ほぼ完全には除去できない
Ny:30重量%、MPO:42重量%およびCB:28重量%の配合割合の原材料を、二軸混練機を用いて混練造粒し、カーボンブラックマスターバッチ(以下CB・MBと表す)を調製した。
Ny:50重量%及びCB・MB:50重量%の配合割合の原材料を、二軸混練機を用いて混練造粒して半導電性ポリアミド組成物のペレットを得た。このペレットを乾燥した後、リップ径φ15mmの環状ダイスを装着した一軸押出機を用いて、押出機設定温度190℃にて、厚さ100μm、外径φ15mmの単層のチューブ状フィルムを作製した。作製したチューブ状フィルムを所定の長さに切断し、軸体に直接被覆し、これを設定温度180℃の恒温器中にて静置して半導電性樹脂層を溶融させた後、取り出し冷却して、所望のクリーニングロールを得た。得られたクリーニングロールの各特性を評価した結果を表2に示す。
Ny:49重量%及びCB・MB:50重量%及びLi:0.5重量%、Si:0.5重量%の配合割合の原材料を、二軸混練機を用いて混練造粒して半導電性ポリアミド組成物のペレットを得た。このペレットを乾燥した後、リップ径φ15mmの環状ダイスを装着した一軸押出機を用いて、押出機設定温度190℃にて、厚さ100μm、外径φ15mmの単層のチューブ状フィルムを作製した。作製したチューブ状フィルムを所定の長さに切断し、軸体に直接被覆し、これを設定温度180℃の恒温器中にて静置して半導電性樹脂層を溶融させた後、取り出し冷却して、所望のクリーニングロールを得た。得られたクリーニングロールの各特性を評価した結果を表2に示す。
Ny:40重量%、CB・MB:60重量%の配合割合の原材料を、二軸混練機を用いて混練造粒して半導電性ポリアミド組成物のペレットを得た。このペレットを乾燥した後、リップ径φ15mmの環状ダイスを装着した一軸押出機を用いて、押出機設定温度190℃にて、厚さ100μm、外径φ15mmの単層のチューブ状フィルムを作製した。作製したチューブ状フィルムを所定の長さに切断し、軸体に直接被覆し、これを設定温度180℃の恒温器中にて静置して半導電性樹脂層を溶融させた後、取り出し冷却して、所望のクリーニングロールを得た。得られたクリーニングロールの各特性を評価した結果を表2に示す。
Ny:59重量%、CB・MB:40重量%及びLi:0.5重量%、Si:0.5重量%の配合割合の原材料を、二軸混練機を用いて混練造粒して半導電性ポリアミド組成物のペレットを得た。このペレットを乾燥した後、リップ径φ15mmの環状ダイスを装着した一軸押出機を用いて、押出機設定温度190℃にて、厚さ100μm、外径φ15mmの単層のチューブ状フィルムを作製した。作製したチューブ状フィルムを所定の長さに切断し、軸体に直接被覆してクリーニングロールを得た。得られたクリーニングロールの各特性を評価した結果を表2に示す。
Ny:49重量%、CB・MB:50重量%及びLi:0.5重量%、Si:0.5重量%の配合割合の原材料を、二軸混練機を用いて混練造粒して半導電性ポリアミド組成物のペレットを得た。このペレットを乾燥した後、リップ径φ15mmの環状ダイスを装着した一軸押出機を用いて、押出機設定温度190℃にて、厚さ100μm、外径φ15mmの単層のチューブ状フィルムを作製した。作製したチューブ状フィルムを所定の長さに切断し、軸体に直接被覆してクリーニングロールを得た。得られたクリーニングロールの各特性を評価した結果を表2に示す。
Ny:30重量%及びCB・MB:70重量%の配合割合の原材料を、二軸混練機を用いて混練造粒して半導電性ポリアミド組成物のペレットを得た。このペレットを乾燥した後、リップ径φ15mmの環状ダイスを装着した一軸押出機を用いて、押出機設定温度190℃にて、厚さ100μm、外径φ15mmの単層のチューブ状フィルムを作製した。作製したチューブ状フィルムを所定の長さに切断し、軸体に直接被覆し、これを設定温度180℃の恒温器中にて静置して半導電性樹脂層を溶融させた後、取り出し冷却して、所望のクリーニングロールを得た。得られたクリーニングロールの各特性を評価した結果を表2に示す。
Ny:30重量%及びCB・MB:70重量%の配合割合の原材料を、二軸混練機を用いて混練造粒して半導電性ポリアミド組成物のペレットを得た。このペレットを乾燥した後、リップ径φ15mmの環状ダイスを装着した一軸押出機を用いて、押出機設定温度170℃にて、厚さ100μm、外径φ15mmの単層のチューブ状フィルムを作製した。作製したチューブ状フィルムを所定の長さに切断し、軸体に直接被覆してクリーニングロールを得た。得られたクリーニングロールの各特性を評価した結果を表2に示す。
Ny:60重量%及びCB・MB:40重量%の配合割合の原材料を、二軸混練機を用いて混練造粒して半導電性ポリアミド組成物のペレットを得た。このペレットを乾燥した後、リップ径φ15mmの環状ダイスを装着した一軸押出機を用いて、押出機設定温度170℃にて、厚さ100μm、外径φ15mmの単層のチューブ状フィルムを作製した。作製したチューブ状フィルムを所定の長さに切断し、軸体に直接被覆してクリーニングロールを得た。得られたクリーニングロールの各特性を評価した結果を表2に示す。
Claims (3)
- 導電性軸体の外側に直接あるいは接着剤を用いて半導電性樹脂層が配された温度23℃、相対湿度50%RHにおける体積抵抗率が1×105〜1×1014Ω・cmで、外径が50mm以下のロールであって、以下の要件をすべて満たすことを特徴とする電子写真用クリーニングロール。
・JIS B 0601−1994に準拠して測定した十点平均表面粗さRzが1.0μm以下
・ロール外径の長手方向の変動幅、およびロール外径の周方向の変動幅がいずれも0.05mm以下
・ロール外径の長手方向の変動率、およびロール外径の周方向の変動率がいずれも0.4%以下 - 該半導電性樹脂層の動摩擦係数が0.05〜0.5であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用クリーニングロール。
- 半導電性樹脂層を構成する主たる合成樹脂がポリアミド系樹脂であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子写真用クリーニングロール。
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