JP2007293040A

JP2007293040A - 清掃装置

Info

Publication number: JP2007293040A
Application number: JP2006120892A
Authority: JP
Inventors: Osamu Handa; 修半田; Mitsuhiro Matsumoto; 充博松本; Masahiro Katahira; 昌宏片平; Mitsuo Yamamoto; 光雄山本; Masaaki Yamaura; 正彰山浦
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】帯電ロール表面を傷つけることなく、良好に帯電ロール表面に付着した付着物を清掃することができる清掃装置を提供する。
【解決手段】静電潜像が形成される感光体２を所定電位に帯電させる帯電部材の清掃装置１０であって、弾性発泡体層３０と、弾性発泡体層３０よりも高硬度で、弾性発泡体層３０の平均セル径以下の厚みを有する表面層３１とを順次積層したクリーニングパッド１３を有している。
このようにクリーニングパッド１３が弾性発泡体層３０と表面層３１とを備えているので、低い荷重で均一に帯電部材に接することが可能で、高硬度の表面層３１で帯電部材の表面を傷つけることなく良好に清掃することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、帯電ロールへのトナー、外添剤、異物の付着を防止し、長期にわたって安定した帯電を実現するための清掃装置に関する。

オゾンの排出抑制、装置の小型化、高圧電源コスト低減などのために、スコロトロン等の非接触型帯電装置に代わって、感光体に接触又は近接配置され、放電によって感光体を帯電させる帯電装置が用いられるようになってきた。

この接触帯電型の帯電装置においては、帯電ロールを感光体に接触させるため、感光体に接触して設けたクリーニング部材をすり抜けたトナーや外添剤によって帯電ロールの表面が汚れてしまうという課題を有している。

特許文献１では、弾性発砲体（スポンジ部材）を帯電ロールに押し当てて、帯電ロールに付着したトナーを除去する方法を開示している。しかしながら、帯電ロールの表面には、放電によって生じた放電生成物（硝酸アンモニウムなどの硝酸化合物と考えられる）が付着している。この放電生成物は、親水性であるため、湿度の高い環境下にあると、放電生成物が大気中の水分と結合して、非常に表面エネルギーの高い状態となる。このため、トナーなどを強固に付着させてしまい、スポンジやブラシなどで完全に除去するのが困難になるという問題があった。

また、特許文献２には、♯２４０〜♯３０００程度のアルミナやシリコンカーバイトを含んだ研磨紙でＢＣＲ表面を研磨する方法を開示している。また特許文献３では、♯３０００程度（表面粗さＲａ＝０．０２２μｍ）のラッピングフィルムを用いて、帯電ロール表面を研磨する方法を開示している。

特開平２−２７２５９４号公報特開平７−１２８９５８号公報特開平１０−３３９９８９号公報

しかしながら、特許文献２の開示技術のように研磨紙で帯電ロール表面を研磨すると、０．５ｍｍ程度の食い込み量で軽く当てた場合、接触ムラに応じた表面よごれの除去が認められ、また帯電ロール表面に極軽微な傷が認められた。このまま使用を続けると、この傷に粒径の小さな外添剤（一次粒径５０〜１００ｎｍ程度）が埋まり込み、埋まり込んだ外添剤が除去されにくくなり、固着して帯電ロール表面の抵抗上昇を引き起し、帯電ムラを生じさせるという問題があった。
これとは逆に、外添剤が帯電ロール表面に固着しないように、より強く研磨した場合、帯電ロール表面層の磨耗が多くなり、長期の使用に耐えないという課題がある。さらに、表面層がなくなった部分と、残っている部分で帯電電位にムラが生じたり、表面層がなくなった部分で下地層に使用されている可塑剤やイオン導電剤などの低分子量の成分が感光体に付着したりするという問題が発生する。

また、特許文献３の開示技術では、ラッピングフィルムを帯電ロール表面に軽く接触させれば、傷が生じることはないが、接触ムラに起因する汚れの除去ムラが残り、良好なクリーニング性が得られなかった。また、フィルムラッピングの同一箇所を帯電ロール表面に当ててクリーニングを繰り返し行うと、数回で目詰まりを起こす。このため、ラッピングフィルムを巻き取るなどして常に新しいラッピングフィルムの面を供給しなければならず、レーザプリンタのような小型の装置に実装することは困難であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、帯電ロール表面を傷つけることなく、良好に帯電ロール表面に付着した付着物を清掃することができる清掃装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の清掃装置は、静電潜像が形成される像担持体を所定電位に帯電させる帯電部材の清掃装置であって、弾性発泡体層と、該弾性発泡体層よりも高硬度で、該該弾性発泡体層の平均セル径以下の厚みを有する表面層とを順次積層した清掃部材を有する構成としている。
このように本発明は、清掃部材が弾性発泡体層と表面層とを備えているので、低い荷重で均一に帯電部材に接することが可能で、高硬度の表面層で帯電部材の表面を傷つけることなく良好に清掃することができる。

上記構成の清掃装置において、前記表面層は、砥粒を含むとよい。
表面層に砥粒を含ませることで、清掃部材に軽研磨性を持たせることができ、帯電部材の表面を傷つけることなく良好に清掃することができる。

上記構成の清掃装置において、前記弾性発泡体層が、独立泡からなるとよい。
従って、帯電部材から掻き取った外添剤等のよごれを弾性発泡体層内にため込み、帯電部材に供給塗布してしまう不具合を生じない。

本発明によれば、帯電ロール表面を傷つけることなく、良好に帯電ロール表面に付着した付着物を清掃することができる。

添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。

まず、図１を参照しながら帯電装置１の構成を説明する。帯電装置１は、感光体２の表面に接触あるいは数１０μｍ以内に近接して配設される帯電ロール３を有している。この帯電ロール３には、清掃装置１０が当接している。

帯電ロール３は、図２に示すように、芯金３１１に導電弾性層３１２、抵抗層３１３、表面保護層３１４をこの順に積層した外径１０〜２０ｍｍのロールである。芯金３１１に図１に示す電源部２０から直流電圧と交流電圧とを重畳したバイアスを印加することで、感光体２が所定の電圧に帯電する。
導電弾性層３１２としてはＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）にＣＢ（カーボンブラック）を含有させて導電性を持たせた厚さ３mmのものを用いた。また、導電弾性層３１２の抵抗値としては、図３に示すように導電性板３２２に対して片側３５０ｇのおもり３２０で押し付け、芯金３１１と導電性板３２２の間に１００Ｖの電圧を印加したときの抵抗が１０３〜１０５Ωとなるように導電剤の量を調整したものを用いた。

また、半導電性を有する抵抗層３１３としては、エピクロルヒドリンにＣＢとＳｉＯ２を含有させた厚さ０．１ｍｍのものを用いた。抵抗層３１３のの電気抵抗としては、導電弾性層３１２上に形成した状態で、導電性板３２２に片側３５０ｇのおもりで押し付け、電圧を１００Ｖ印加したときの抵抗が１０５〜１０８Ωとなるものを用いた。

最後に表面保護層３１４としては、ＰＡ（ポリアミド）にＣＢとＳｉＯ２を含有させたコート剤を用いて、厚さ５〜５０μｍのコート層を形成したものを用いた。

次に、帯電ロール３のよごれを清掃する清掃装置１０について説明する。清掃装置１０は、図４に示すように帯電ロール３の下側に位置する平板部１１と、この平板部１１の左端に設けられた側壁部１２と、平板部１１上に配設されたクリーニングパッド１３とから構成される。平板部１１の上面に設けられたクリーニングパッド１３は、両面テープ等の接着部材を用いて平板部１１に固定されている。なお、この清掃装置１０は、帯電ロール３の表面から離したり、接触させたりが自由にできるような機構を備えている。

クリーニングパッド（清掃部材）１３は、図５に示すように長手方向の中央部が端部よりも帯電ロール方向に突き出た状態で設けられている。そのため、平板部１１の上面は、図５に示すように長手方向中央部近傍が高く設定されており、両端部に行くに従って徐々に低くなる山形の形状に形成されている。平板部１１の上面は、山形の形状に限らず中央部近傍が高く、両端部に行くに従って徐々に低くなる円弧状や楕円状、さらには中央部１／３程度が平面で、両端１／３程度に中央から端部へ向けて低くなるような傾斜を設けたクラウン形状に形成してもよい。さらに、平板部１１ではなく、クリーニングパッド１３のスポンジを中央部が端部よりも厚みがあるように形成してもよい。

上記クリーニングパッド（清掃部材）１３は、図６に示すように、弾性発泡体層３０と、弾性発泡体層３０の帯電ロール３との当接面に設けられた樹脂等からなる表面層３１とから構成される。弾性発泡体層３０としては、ＥＰＤＭ、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、ＳＢＲ、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＮＢＲ、シリコーン、ウレタン、エピクロルヒドリン、ＳＢＳ、熱可塑性エラストマー、ノルボーネン、フロロシリコーン、エチレンオキシド、メラミン等を発泡させたものを用いることができる。
また、弾性発泡体層３０としては、ＡＳＫＥＲＣ硬度５０°以下のものを用いることができ、特に３０°以下のものを用いるのが望ましい。また、弾性発泡体層３０に使用される発泡材には、各セル（発泡材の気孔）が独立しており、平均セル径が２μｍ〜３００μｍのものを用いることができる。弾性発泡体層３０の平均セル径は５０〜２００μmであればなおよい。また、弾性発泡体層３０の厚みとしては１mm以上あるのが望ましく、より好ましくは２ｍｍ以上の厚みにすると良い。

表面層３１としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＥＴ等のポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂等が用いられる。表面層３１は弾性発泡体層３０よりも高硬度で、弾性発泡体層３０の平均セル径以下の厚みを有している。また、表面層３１には、上記樹脂にアルミナ、シリコンカーバイドなどの砥粒を分散させたものを用いてもよい。

このように本実施例のクリーニングパッド（清掃部材）１３は、低硬度の弾性発泡体層３０と、その上面に薄く（弾性発泡体層３０の平均セル径以下）形成した高硬度の表面層３１とを有している。このため、帯電ロール３との接触時には、弾性発泡体層３０が低荷重で帯電ロール３に均一に接触することができる。また、表面層３１が高硬度を備えている、又は表面層３１の表面に砥粒を分散させているので、十分な清掃能力を得ることができ、帯電ロール３と当接した際に表面を傷つけてしまうことがない。

また、弾性発泡体層３０が、表面と内部のセル（気孔）が連結していない独立泡からなるため、弾性発泡体層３０の内部に除去した外添剤をため込んでしまうことがない。このため、弾性発泡体層３０に外添剤をため込み、ため込んだ外添剤を帯電ロールに供給塗布してしまう不具合を生じない。

以下に、本実施例の清掃装置１０を取り付けた帯電装置１の走行テストの結果を示す。走行条件としては、印刷の面積率２０％の画像をＡ４サイズで各１０ｋ枚づつプリントすることを低温低湿環境と高温高湿環境とで交互に繰り返し行った。なお、帯電ロール３のクリーニング動作は、３００枚プリントするごとに１回行い、１回の清掃時間は約５ｓｅｃ×２回とした。
また、汚染の評価は、面積率３０％及び５０％のハーフトーン画像を形成し、この画像中に色筋又は白筋が発生しているかどうか、帯電ロールでの抵抗値が上昇しているかどうか、帯電ロール３の抵抗にばらつきがあるかどうかの３点を判定した。帯電ロール３に外添剤等のよごれが付着すると、帯電ロール３の抵抗値が上昇する。また、よごれは帯電ロール３に一様に付着するわけではなく、ロール表面に不均一に付着するので、帯電ロール３の抵抗値に場所によってばらつきが生じる。帯電ロール３の抵抗測定には、図３に示す装置を用いて、印加電圧１００Ｖで帯電ロール３の軸方向について連続的に測定を行った。得られた抵抗分布に対して、波長１０ｍｍ以上の長周期成分（うねり）を除いた分布から、抵抗値が最大と最小の各５点を除いた分布の幅で評価した。なお、高温高湿環境では汚染の影響が出にくいため、プリント筋、抵抗の測定は、低温低湿環境で行った。

また走行テストには、以下に示すクリーニングパッド１３を使用した。まず、本実施例のクリーニングパッド１３として、弾性発泡体層３０にクロロプレン(イノアックコーポレーション製、型番C４４０５)を用いた。また、表面層３１にスポンジにエポキシ系接着材を用いたものを実施例１とし、エポキシ系接着剤に砥粒として６０００番相当（平均粒径〜２.０μｍ）のシリコンカーバイドを分散させたものを厚さ５０μｍ相当の量塗布し、乾燥、硬化させたものを実施例２とした。

また本実施例のクリーニングパッド１３との性能を比較するため、以下に示す１〜１２の比較例の走行テストも行った。
比較例１は、弾性発泡体層３０にエーテル系ポリウレタン(イノアックコーポレーション製、カラーフォーム)を用い、表面層３１は設けていない。
比較例２は、弾性発泡体層３０にメラミン(イノアックコーポレーション製、商品名バソテクト)を用い、表面層３１は設けていない。
比較例３は、弾性発泡体層３０にクロロプレン(イノアックコーポレーション製、型番C４４０５)を用い、表面層３１は設けていない。
比較例４は、弾性発泡体層３０にエーテル系ウレタン(イノアックコーポレーション製、カラーフォーム)を用い、表面層３１に研磨紙（３Ｍ製、、１０００番）を用いた。
比較例５は、弾性発泡体層３０にクロロプレン(イノアックコーポレーション製、型番C４４０５)を用い、表面層３１に研磨紙（３Ｍ製、１０００番）を用いた。
比較例６は、弾性発泡体層３０にエーテル系ポリウレタン(イノアックコーポレーション製、カラーフォーム)を用い、表面層３１にラッピングフィルム（３Ｍ製、商品名インペリアルラッピングフィルム、型式３Ｍ−５０７（１０００番）を用いた。
比較例７は、弾性発泡体層３０にエーテル系ポリウレタン(イノアックコーポレーション製、カラーフォーム)を用い、表面層３１にラッピングフィルム（３Ｍ製、商品名インペリアルラッピングフィルム、型式３Ｍ−５０２(８０００番)を用いた。
比較例８は、弾性発泡体層３０にクロロプレン(イノアックコーポレーション製、型番C４４０５)を用い、表面層３１にラッピングフィルム（３Ｍ製、商品名インペリアルラッピングフィルム、型式３Ｍ−５０７（１０００番）を用いた。
比較例９は、弾性発泡体層３０にクロロプレン(イノアックコーポレーション製、型番C４４０５)を用い、表面層３１にラッピングフィルム（３Ｍ製、商品名インペリアルラッピングフィルム、型式３Ｍ−５０２(８０００番)を用いた。
比較例１０は、弾性発泡体層３０にエーテル系ポリウレタン(イノアックコーポレーション製、カラーフォーム)を用い、表面層３１にエポキシ系接着剤に砥粒として１０００番(平均粒径〜１６μｍ)相当のアルミナを分散させたものを厚さ５０μｍ相当の量塗布し、乾燥、硬化させたものを用いた。
比較例１１は、弾性発泡体層３０にエーテル系ポリウレタン(イノアックコーポレーション製、カラーフォーム)を用い、表面層３１にエポキシ系接着剤に砥粒として６０００番相当（平均粒径〜２.０μｍ）のシリコンカーバイドを分散させたものを厚さ５μｍ（６０００番）相当の量塗布し、乾燥、硬化させたものを用いた。
比較例１２は、弾性発泡体層３０にクロロプレン(イノアックコーポレーション製、型番C４４０５)を用い、表面層３１にエポキシ系接着剤に砥粒として１０００番(平均粒径〜１６μｍ)相当のアルミナを分散させたものを厚さ５０μｍ相当の量塗布し、乾燥、硬化させたものを用いた。なお、比較例１〜１２と本実施例１、２でスポンジの厚さは全て３ｍｍとした。

プリントサンプル評価の結果を表１に示す。

表１よりわかるように、比較例の３〜１２の構成では、最初の２０ｋＰＶ時点の評価で筋が発生しており、帯電ロールの汚染による寿命と判断した。これらの比較例３〜１１の清掃部材、およびそれらと組み合わせた帯電ロール３を取り出して観察したところ、比較例３（ＣＲスポンジ）については、帯電ロール３に筋状の汚れが多数残っており、クリーニング能力が不足していると判断した。また、比較例４〜６および８、１０、１２については、帯電ロール表面に砥粒に起因する傷が多数認められ、帯電ロールの表面層がなくなり下地が露見している部分も認められた。また、帯電ロール表面の傷に埋まり込むようにして外添剤が付着しており、これらの条件では研磨性が強くて帯電ロールを損傷していると判断した。また、比較例７、９では、清掃部材の表面に、帯電ロール３から除去した外添剤がフィルム状に固着しており、目詰まりによる清掃能力がなくなったものと判断した。さらに、比較例１１では、筋が発生した部分に対応する清掃部材の表面をマイクロスコープにて１００〜５００倍に拡大して観察したところ、帯電ロール３から除去した外添剤がスポンジセルに充填された状態になっていた。この外添剤を除去して再度観察したところ、塗布したエポキシ樹脂＋砥粒が、スポンジのセルの中に多く染み込み、表面層がない状態になっていることがわかった。なお、同様の現象は、クロロプレンを用いた場合認められなかった。これは、テストに用いたウレタンとクロロプレンの発泡セルの違い(ウレタンが連続泡で、クロロプレンは独立泡)によるものと考えられる。

上記評価で、プリント上欠陥が認められなかった比較例１、２と実施例１、２について、さらに走行テストを継続し、４０ｋＰＶまで流したところ、比較例２のメラミンはプリント中に筋が発生しており、さらに帯電ロール３の筋に対応する部分にも筋状の汚染が認められた。さらに走行テストを続けたところ、比較例１のウレタンについても６０〜８０ｋＰＶに掛けてプリント筋が発生し始めた。

表２には、走行テスト後の帯電ロールの抵抗値上昇度と、帯電ロールの抵抗ばらつき度とを示す。なお、帯電ロール３の抵抗値上昇度の単位は、ＬｏｇΩであり、抵抗バラツキは標準偏差σを求めて判定した。

表２に示すように弾性発泡体層３０にメラミンを使用した清掃部材と組み合わせた帯電ロール３については、著しい抵抗上昇が認められた。また、弾性発泡体層３０にウレタンを使用した清掃部材と組み合わせた帯電ロール３についても、実施例１、２と比較すると、抵抗、抵抗ばらつき共に大きな上昇が見られた。これは、除去した外添剤で弾性発泡弾性層３０が目詰まりし、あふれた外添剤を帯電ロール３に塗布した(フィルミング)ため、帯電ロール３の抵抗上昇、抵抗バラツキの悪化が発生したと判断できる。

一方、実施例１のクロロプレンとエポキシ樹脂の組み合わせ、実施例２のクロロプレンとエポキシ樹脂と砥粒の組み合わせについては、１００ｋＰＶまでプリント筋は発生せず、帯電器抵抗上昇／抵抗バラツキも抑制されていた。なお、テスト後の清掃部材を確認したところ、除去した外添剤が清掃部材表面に堆積していたが、表面層３１があるため弾性発泡体層３１のスポンジ内部には入りこんでいなかった。これら表面に堆積した外添剤は、一部が凝集して５０〜５００μｍ程度の凝集塊を形成していた。同様の凝集塊は、清掃直後の帯電器表面にも観察されており、清掃部材の離間動作時に清掃部材表面から帯電ロール３の表面へ移動していることがわかる。また、帯電ロール３の表面に付着した外添剤凝集塊は、一次粒子状態に比べて非常に大きくなっているため、容易に感光体２へ移動することが可能であり、現像、転写、清掃のいずれかのプロセスで、感光体２上からも除去されたとものと推測できる。

このように本実施例は、清掃部材の極表面以外の大部分が弾性発泡体で構成されるため、低い荷重で帯電ロール３に均一接触することが可能であり、かつ帯電ロール表面に接触する部分が低硬度のスポンジではなく高硬度の樹脂薄層あるいは薄研磨層になっているので、充分な清掃能力を得ることができる。従って、帯電ロール表面に傷をつけることなく良好な清掃状態と軽研磨性を維持することができる。

また、弾性発泡体層３０の表面と内部のセルが接続していないので、弾性発泡体層の内部に除去した外添剤を溜め込み、やがて飽和した外添剤を帯電ロールに供給塗布してしまうことがない。

上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに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内において種々変形実施可能である。

帯電装置と、これに取り付けられた清掃装置の構成を示す図である。帯電ロールの構成を示す図である。抵抗測定装置の構成を示す図である。清掃装置の構成を示す図である。クリーニングパッドの構成を示す図である。クリーニングパッドの構成を示す図である。

符号の説明

１帯電装置
２感光体
３帯電ロール
１０清掃装置
１１平板部
１３クリーニングパッド

Claims

静電潜像が形成される像担持体を所定電位に帯電させる帯電部材の清掃装置であって、
弾性発泡体層と、該弾性発泡体層よりも高硬度で、該該弾性発泡体層の平均セル径以下の厚みを有する表面層とを順次積層した清掃部材を有することを特徴とする清掃装置。
前記表面層は、砥粒を含むことを特徴とする請求項１記載の清掃装置。
前記弾性発泡体層が、独立泡からなることを特徴とする請求項１又は２記載の清掃装置。