JP2010256454A - クリーナー、クリーニング製品及びクリーニングブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】多数の繊維によるブラシ毛にてクリーニング又は研磨を行う場合に、初期からのクリーニング性に加えて、高分子繊維の柔軟性及び加工性を損なうことなく、強固に被着体に付着している被クリーニング物でも容易に除去し得るクリーナー、クリーニング製品及びクリーニングブラシを提供する。
【解決手段】クリーニングブラシ２２は、クリーニング又は研磨に用いられる。クリーニングブラシ２２は、基材２２ｂと、基材２２ｂの表面に起毛された複数本の高分子材料の繊維Ｆからなるブラシ糸を有するブラシ毛２２ａとを備える。ブラシ毛２２ａは、ゾル−ゲル法により繊維Ｆにコーティングした無機材料からなるコーティング膜である無機皮膜ＩＯを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、クリーニング又は研磨に用いられるクリーナー、クリーニング製品及びクリーニングブラシに関するものである。

電子写真方式の画像形成装置の分野では、静電潜像担持体である感光体ドラム上の転写後の残留現像剤や紙粉等の被クリーニング物を除去するクリーニング装置が設けられている。

このクリーニング装置には、例えば、感光体ドラム上の転写後の残留現像剤や紙粉等の被クリーニング物を物理的に掻き落として除去するクリーニングブラシ、クリーニングブレードが設けられている。上記クリーニングブラシ及びクリーニングブレードは、それぞれ単独使用する場合と併用する場合とがある。

近年、画像形成プロセスの高速化、現像剤のカラー化及び小径化、さらには再生紙等の紙種の多様化及び劣化等によりクリーニングへの負荷はますます過大となり、クリーニングブレード単独からクリーニングブラシ併用が不可欠な状況になってきている。また、クリーニングブレード及びクリーニングブラシを併用しても、前述の状況からクリーニングが十分できなかったり、感光体ドラムの表面に汚れが発生したりすること等により、大きな画像欠陥の要因になることが多い。

クリーニングブラシを構成する毛の繊維は、一般的に、ナイロンやポリエステル等の高分子材料からなっており、表面状態は一様である。従来、繊維の種類、太さ、密度又は断面形状等によってクリーニングの性能を調整しているが、きわめて細かい微粒子、特に現像剤に含まれる無機酸化物微粒子、又は紙に含まれ填料等の無機微粒子については、一定の効果を示すにとどまり十分なクリーニングを望むことができなかった。

また、ポリウレタン等を用いたクリーニングブレードでは、これらの無機微粒子を殆どすり抜けさせ、清掃できないばかりか、感光体ドラムの表面にこすり付け、フィルミング等の原因となることが多い。このように、感光体ドラム上に強固に付着した残留現像剤や、シリカ等の添加剤、及びタルク等を含む紙粉等の被クリーニング物は、クリーニングブレードでも除去するのが困難であった。

そこで、繊維に従来とは異なる特性変化を付与するために、例えば特許文献１には、繊維ではなく高分子樹脂からなるフィルムと無機材料とのハイブリット化について、ゾル−ゲル法によるコーティング製品が開示されている。

また、特許文献２及び特許文献３には、繊維を含む不織布に無機材料をコーティングしたものが開示されている。

さらに、特許文献４には、表面に電荷注入層を有する感光体にＤＣ電圧を印加したブラシロールを当接させて帯電を行う帯電装置において、ブラシロールは糸の表面をゾルゲル法により形成された金属酸化物膜により導電化処理したもので構成する帯電装置が開示されている。上記金属酸化物膜としては、導電目的であるので、例えば、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化ジルコニウムを挙げている。

特開平４−３４５８４１号公報（１９９２年１２月１日公開） 特表２００５−５１８２７２号公報（２００５年６月２３日公表） 特開２００８−２０８５１１号公報（２００８年９月１１日公開） 特開２０００−１８１１９１号公報（２０００年６月３０日公開）

しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された無機材料コーティング膜は、高分子樹脂からなるフィルムの無機材料へのコーティングの開示であるが、高分子樹脂からなる繊維への無機材料のコーティングについては、記載も示唆もない。特許文献２及び特許文献３においても、繊維を含む不織布という平面に無機材料をコーティングしたものであり、繊維自体への無機材料をコーティングではない。

さらに、特許文献４は、低温低湿下から高温高湿下に至る各環境下において、電子写真感光体に対し、均一な注入帯電を行うことを目的としており、クリーニング目的ではない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、多数の繊維によるブラシ毛にてクリーニング又は研磨を行う場合に、初期からのクリーニング性に加えて、高分子繊維の柔軟性及び加工性を損なうことなく、強固に被着体に付着している被クリーニング物でも容易に除去し得るクリーナー、クリーニング製品及びクリーニングブラシを提供することにある。

本発明のクリーナーは、上記課題を解決するために、クリーニング又は研磨に用いられるクリーナーにおいて、基材と、該基材の表面に起毛された複数本の繊維からなるブラシ糸を有するブラシ毛とを備えていると共に、上記繊維は、高分子樹脂からなる基材繊維の表面に、ゾル−ゲル法によりコーティングした無機材料からなるコーティング膜を有していることを特徴としている。

また、本発明のクリーナーでは、前記コーティング膜は、シリカ又はアルミナを主成分とする無機酸化物からなっていることが好ましい。

また、本発明のクリーナーでは、前記コーティング膜には、粒子が混入されていることが好ましい。

また、本発明のクリーナーでは、前記粒子は、無機酸化物からなっていることが好ましい。

また、本発明のクリーニング製品は、上記課題を解決するために、上記記載のクリーナーを備えている。

また、本発明のクリーニングブラシは、上記課題を解決するために、電子写真方式にて画像形成する画像形成装置における各画像形成用構成エレメントに付着する添加剤、紙粉をクリーニング、研磨するクリーニングブラシであって、上記記載のクリーナーを備えていることを特徴としている。尚、画像形成装置における各画像形成用構成エレメントとは、帯電ローラ、静電潜像担持体、中間転写体、転写ローラ、紙搬送ローラを含む各種の画像形成用の構成エレメントをいう。また、静電潜像担持体又は中間転写体等の各画像形成用構成エレメントに付着する添加剤は、主として、シリカ、チタン等の無機酸化物微粒子である。さらに、静電潜像担持体又は中間転写体等の各画像形成用構成エレメントに付着する紙粉には、タルク等の無機酸化物が含まれている。

また、本発明のクリーニングブラシは、クリーニング機能に加えて電化注入又は帯電防止機能を有している。

上述したように、本発明のクリーナー、クリーニング製品及びクリーニングブラシは、硬質の無機ゾル−ゲル膜を、柔らかい高分子樹脂繊維にコーティングした構成である。

したがって、導電性ゾル−ゲル膜を付けた特許文献４とは目的、組成共に異なるものである。

また、シリカ、アルミナ系ゾル−ゲルコーティング膜は、硬度、剛性を改善するだけでなく、その組成（親和性）と膜質（多孔質）とから現像剤だけでなく添加剤又は紙粉等の被クリーニング物に対して、該被クリーニング物との親和性等により、それらのクリーニングに爆発的効果を示すことが確認できた。

さらに、無機微粒子の組成、粒径、混合率を調整してコーティング膜に分散することにより、摩擦抵抗、親和性をさらに改善することが可能である。

本発明のクリーナーは、以上のように、基材と、該基材の表面に起毛された複数本の繊維からなるブラシ糸を有するブラシ毛とを備えていると共に、上記繊維は、高分子樹脂からなる基材繊維の表面に、ゾル−ゲル法によりコーティングした無機材料からなるコーティング膜を有しているものである。

また、本発明のクリーニング製品は、以上のように、上記記載のクリーナーを備えているものである。

また、本発明のクリーニングブラシは、以上のように、上記記載のクリーナーを備えているものである。

それゆえ、多数の繊維によるブラシ毛にてクリーニング又は研磨を行う場合に、初期からのクリーニング性に加えて、高分子繊維の柔軟性及び加工性を損なうことなく、強固に被着体に付着している被クリーニング物でも容易に除去し得るクリーナー、クリーニング製品及びクリーニングブラシを提供するという効果を奏する。

（ａ），（ｂ）は、本発明における繊維の実施の一形態を示すものであり、該繊維を使用したブラシ毛及びクリーニングブラシを示す説明図である。 上記クリーニングブラシを備えた画像形成装置の画像形成部を示す全体構成図である。 上記クリーニングブラシの構成を示す正面図である。 ゾル−ゲル法にてコーティングする場合の反応機構を示す説明図である。 無機皮膜に粒子を混入したブラシを示す斜視図である。 耐久性試験終了後の感光体ドラム削り量を従来例との比較において示すグラフである。

本発明のクリーナー、クリーニング製品及びクリーニングブラシに関する実施の一形態について図１〜図６に基づいて説明すれば以下のとおりである。

最初に、本実施の形態のクリーナー、クリーニング製品及びクリーニングブラシを備えた画像形成装置における画像形成部の構造を図２に基づいて説明する。図２は、本実施の形態のクリーナー、クリーニング製品及びクリーニングブラシを備えた画像形成装置における画像形成部の構造を模式的に示す正面図である。

尚、画像形成装置は、画像形成装置が備えるスキャナにて読み込まれたデータや、画像形成装置に接続された外部機器（例えば、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置）からのデータを画像として出力するものである。

図２に示すように、画像形成部３０は、感光体ドラム１と、帯電装置２と、露光装置３と、現像装置１０と、転写ロール４と、搬送ベルト５と、帯電制御装置７と、クリーニング装置２０とを備えており、感光体ドラム１の周囲に、回転方向に沿って、帯電装置２、露光装置３、現像装置１０、転写ロール４及び搬送ベルト５、帯電制御装置７、並びにクリーニング装置２０をこの順序で配置した構成となっている。

感光体ドラム１は、画像形成装置における本発明の静電潜像担持体となるものであり、円柱形状を有している。

帯電装置２は、感光体ドラム１と物理的に接触して、感光体ドラム１の表面を一様に所定の電位まで帯電させるためのものである。帯電装置２は、例えば、帯電ブラシからなり、感光体ドラム１と互いの回転軸を平行にして隣接対向して設置されている。

露光装置３は、帯電装置２によって帯電された感光体ドラム１の表面を、例えばパーソナルコンピュータ等の画像処理装置からのデータに基づき、レーザ光等により露光して、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成させるためのものである。露光装置３として、例えば半導体レーザや発光ダイオードを用いることができる。

現像装置１０は、感光体ドラム１の表面に現像剤を供給し、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像を現像剤像として顕像化するつまり現像するためのものである。現像装置１０では、現像剤供給ロール１２にて現像ロール１１に現像剤が一定厚みに供給され、この現像ロール１１が感光体ドラム１に当接することにより、感光体ドラム１の表面に現像剤が供給される。本実施の形態の現像装置１０では、例えば非磁性１成分現像剤からなる現像剤が使用されており、いわゆる非磁性１成分現像方式を採用している。尚、本発明においては、必ずしも非磁性１成分現像剤に限らず、全ての現像剤を対象とすることができる。

搬送ベルト５は、感光体ドラム１の表面に現像剤像が形成された後に、ＰＰＣ（Plain Paper Copy）用紙等の記録媒体６を感光体ドラム１に運搬するためのものである。

転写ロール４は、感光体ドラム１の表面の現像剤像を、転写材である記録媒体６に転写するためのものであり、板金の面方向と記録媒体６の面方向とを平行にして、搬送ベルト５を間に挟んで感光体ドラム１と隣接対向するように設置されている。尚、記録媒体６は、例えば用紙、ＯＨＰ等である。転写ロール４は、例えば、ウレタンゴムロールからなっている。

帯電制御装置７は、転写後の感光体ドラム１の残存している正極性及び負極性の残存現像剤を例えば全てが負極性になるように帯電制御している。尚、帯電制御装置７は存在しない場合もある。

クリーニング装置２０は、クリーニングブラシ２２を備えており、感光体ドラム１の表面に残留した現像剤や紙粉等を除去する。尚、クリーニング装置２０については、後で詳述する。

上記構成の画像形成装置において、画像を形成する動作を、図２に基づいて説明すると、以下のとおりである。

感光体ドラム１の表面は、帯電装置２によって均一に帯電される。表面が帯電された感光体ドラム１は、露光装置３によって、データに基づき露光され、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。そして、現像装置１０の現像ロール１１により、感光体ドラム１の表面に現像剤が供給され、感光体ドラム１の表面の静電潜像が、現像されて顕像化される。続いて、搬送ベルト５によって記録媒体６が感光体ドラム１へ運搬され、転写ロール４によって、感光体ドラム１の表面の現像剤像が、記録媒体６に転写される。そして、転写後の感光体ドラム１は、残留した現像剤や紙粉等が、帯電制御装置７により負極性又は正極性に帯電制御された後、クリーニングブラシ２２によって除去される。このようなサイクルで画像形成は行われる。

次に、本実施の形態のクリーニング装置２０の詳細について、図１〜図３に基づいて以下に説明する。尚、図１（ａ）（ｂ）は、本実施の形態のクリーニングブラシ２２及びブラシ毛２２ａの構成を示す正面図であり、図３は、上記クリーニングブラシ２２の構成を示す図である。

前述したように、本実施の形態のクリーニング装置２０は、図２に示すように、感光体ドラム１の表面に残留した現像剤や紙粉等の被クリーニング物を除去するものであり、前述したクリーニングブラシ２２と、このクリーニングブラシ２２に接触する導電ローラ２３と、この導電ローラ２３に摺察する清掃部材２４とを備えている。尚、このクリーニング装置２０は、一例であり、例えば、導電ローラ２３及び清掃部材２４が存在しない場合もある。

上記クリーニングブラシ２２は、感光体ドラム１と物理的に接触して、感光体ドラム１の表面に残留した現像剤や紙粉等の被クリーニング物を除去する。このクリーニングブラシ２２に接触する導電ローラ２３は、例えば正極性に帯電されることにより、クリーニングブラシ２２の正極性からなるブラシ毛２２ａの先端にて吸着した負極性の残存現像剤を吸着すると共に、導電ローラ２３に吸着された残存現像剤は、この導電ローラ２３に摺察する清掃部材２４によって除去されるものとなっている。

本実施の形態では、上記クリーニングブラシ２２は、特徴的な構成を有している。以下、この特徴のあるクリーニングブラシ２２の構成について詳述する。

本実施の形態のクリーニングブラシ２２は、図１（ｂ）に示すように、基材２２ｂと、この基材２２ｂの表面に起毛された複数本の繊維からなるブラシ糸を有するブラシ毛２２ａとを備えている。そして、このクリーニングブラシ２２は、例えば、これら複数のブラシ毛２２ａを基材２２ｂに静電植毛してなっている。尚、必ずしも静電植毛に限らず、他の植毛であってもよい。

上記基材２２ｂとしては、金属若しくは樹脂からなるシャフト、板金、フィルム、又はモールド等を使用することができる。シャフトの場合には回転効果が得られる一方、板金、フィルム、又はモールド等の場合には省スペース化が可能となる。また、基材２２ｂには、静電植毛されたブラシ毛２２ａを接着するための図示しない接着剤が塗布されている。この接着剤について、本実施の形態では、導電性の付与については問わない。さらに、本実施の形態の繊維Ｆは、中実であるが、必ずしもこれに限らず、中空であってもよい。

また、本実施の形態では、上記ブラシ毛２２ａを植毛した帯状の基材２２ｂは、図３に示すように、例えば、回転自在のローラ２２ｃの周囲に螺旋状に巻回されており、クリーニングブラシ２２は、上記感光体ドラム１の回転軸方向とローラ２２ｃの回転軸方向とを互いに平行にして、感光体ドラム１に対向するように隣接して設置されている。

ここで、本実施の形態のブラシ毛２２ａは、図１（ａ）に示すように、例えば、ゾル−ゲル法により無機皮膜ＩＯを高分子樹脂の繊維Ｆにコーティングしてなっている。

すなわち、本実施の形態では、ブラシ毛２２ａの繊維Ｆの材質は、例えばナイロン、ポリエステル、アクリル等の高分子樹脂からなっている。尚、繊維Ｆの抵抗値は、絶縁性又は導電性のいずれであるかを問わない。また、繊維Ｆの繊度についても、問わない。

一方、無機皮膜ＩＯの材質は、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、酸化スズ、酸化鉄、ジルコニア等の酸化物が好ましい。

具体的には、シリカ（ＳｉＯ_２ ）−アルミナ（Ａｌ_２ Ｏ_３ ）系の材質であれば、研磨性があり、硬度があり、かつ無機物との親和性が高いものとなる。また、シリカ（ＳｉＯ_２ ）−アルミナ（Ａｌ_２ Ｏ_３ ）にＰＶＡ（Poly Vinyl Alcohol：ポリビニルアルコール）が入っていてもよく、この材質であれば、後述する添加剤等の無機物との親和性が高いものとなると共に、現像剤等の有機物との親和性も高くなる。

無機皮膜ＩＯの膜厚は、例えば、２０ｎｍ以上であって、繊維径の２０％以下（好ましくは５０ｎｍ以上であって、繊維径の１０％以下）である。尚、繊維径の２０％以下というのは、無機皮膜ＩＯの膜を積層する場合を含んでいる。また、無機皮膜ＩＯは、カーボン等を含有させることにより、繊維Ｆの抵抗値を調整することも可能である。すなわち、無機皮膜ＩＯは、基本的には、絶縁体からなっているが、必ずしもこれに限らず、例えば、帯電防止等の環境依存を避けるため導電材を少量含んでいるとすることが可能である。

上記無機皮膜ＩＯとして例えばシリカを高分子樹脂の繊維Ｆにゾル−ゲル法にてコーティングする方法について、図４に基づいて説明する。

ゾル−ゲル法では、図４に示すように、まず、アルコキシシラン及び金属アルコキシドからなるゾルに水を添加すると加水分解する。次いで、ゾル−ゲル法触媒の働きによって、生じた水酸基からプロトンが奪取され、加水分解生成物同士が脱水重縮合する。このとき、シランカップリング剤も加水分解されて、ＯＲ基として記載された例えばエトキシ基等のアルコキシ基が水酸基となる。また、触媒の働きにより、エポキシ基の開環も起こり、水酸基が生じる。さらに、加水分解されたシランカップリング剤と加水分解されたアルコキシドとの重縮合反応も進行する。生成する重縮合物は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｏ−Ｚｒ、Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ等の結合からなる無機質部分と、シランカップリング剤に起因する有機部分とを含有する複合ポリマーである。

この反応は、常温で進行し、ゾルからなる塗工液は調製中に粘度が増加してゲルとなる。このゾルからなる塗工液を基材繊維に塗布し、ゲルとした後、例えば１００℃〜１５０℃で加熱して溶媒及び重縮合反応により生成したアルコールを除去すると、重縮合反応が完結し、基材繊維上に透明な複合ポリマーの層が形成される。

これにより、低温度にて、例えばナイロン、ポリエステル、アクリル等の高分子樹脂の繊維Ｆからなるブラシ毛２２ａに、例えばシリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア等における酸化物の無機の皮膜をゾル−ゲル法にてコーティングすることができる。尚、それ以外の無機酸化物は、性能調整用に多種混在であってもよい。

ここで、本実施の形態では、図５に示すように、無機皮膜ＩＯとなるゾル状のコート液に機能粒子Ｇを混入することにより、機能粒子Ｇを埋め込んだ無機皮膜ＩＯを形成することが可能である。この機能粒子Ｇは、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、酸化スズ、酸化鉄等の無機酸化物とすることができる。具体的には、シリカ（ＳｉＯ_２ ）及びチタニア（ＴｉＯ_２ ）であれば、現像剤添加物成分に同様の成分が含まれるために、親和性がよく、かつ適度の硬度を有するものとなる。尚、機能粒子Ｇについても、基本的には、絶縁体からなっているが、必ずしもこれに限らず、例えば、帯電防止等の環境依存を避けるため導電材を少量含んでいるとすることが可能である。

また、機能粒子Ｇは、有機物とすることも可能である。具体的には、ゴム、スポンジ等の柔軟性を有する粒子とすることができる。これにより、研磨性はないが、微粉末を吸着し易いというメリットを有する。

機能粒子Ｇの最大粒子径は、例えばコーティング膜である無機皮膜ＩＯの膜厚の１０倍％以下（好ましくは７倍以下）であることが好ましい。それ以上では、膜強度が劣化し易くなるためである。

また、機能粒子Ｇの含有率は、繊維Ｆの表面層の体積比率での１％以上９０％以下（好ましくは５〜７０％）とすることが好ましい。１％未満では、機能粒子Ｇを設けたメリットが充分に出てこない。また、９０％を超えると膜強度が劣化し易くなるためである。

上述した本実施の形態の無機皮膜ＩＯ及び機能粒子Ｇを有するクリーニングブラシ２２の効能について以下に説明する。

すなわち、従来のクリーニングブラシでは、繊維を用いたブラシであり、ブラシ毛が柔軟であるので、感光体ドラム１に付着した残存現像剤がある程度除去できたとしても、微粒の現像剤が感光体ドラム１に付着し易く、また、感光体ドラム１に強固に付着した残存現像剤及び紙粉までは充分に除去することはできなかった。尚、上記残存現像剤に含まれる添加剤は、残存現像剤を掻き落とすための研磨剤として使用されるものであり、シリカ、チタン等の無機酸化物微粒子が使用されている。また、感光体ドラム１に付着する紙粉には、タルク等の粘性の無機酸化物が含まれている。

この点、本実施の形態のクリーニングブラシ２２では、繊維Ｆに硬質の無機皮膜ＩＯのコーティング膜が形成されているので、これにより、繊維剛性、摩擦係数、帯電系列等の特性を改質することが可能になり、微小粒子の吸着、掻き取り性や対向物の研磨効率を向上させることができる。したがって、付着防止と共に、強固に感光体ドラム１に付着した残存現像剤、トナーやシリカ等の添加剤、及び紙粉等の被クリーニング物も充分にクリーニング除去することができる。

すなわち、本実施の形態では、単なるクリーニング又は研磨だけではなく、通常の繊維と比較して無機物質との親和性が上がり、従来、吸着が難しかった現像剤中のシリカ等の微小な無機粒子の吸着が可能となる。

さらに、無機皮膜ＩＯの膜厚を変化させることによって、剛性の最適化及び添加粒子径とのマッチングを行うことができる。

また、機能粒子Ｇの種類を変えることによって、要求機能へのマッチングを行うことができる。さらに、機能粒子Ｇの、組成、及び粒子径や含有率を変化させることによって、摩擦係数、親和性の最適化を図ることができる。

さらに、本実施の形態では、ブラシ毛２２ａを感光体ドラム１の現像剤及び紙粉のクリーニング用であるクリーニングブラシ２２として用いているが、必ずしも感光体ドラム１に限らず、例えば、電子写真方式画像形成装置における帯電ローラ、感光体、中間転写体、転写ローラ、紙搬送ローラ等の画像形成用構成エレメントの上における現像剤、紙粉をクリーニング、研磨するために適用できるものである。

また、クリーニング用途だけでなく、感光体ドラム１等の各種画像形成用構成エレメントの研磨用途、潤滑剤塗布用途に使用することができる。この場合には、剛性、摩擦係数により性能を改善することができる。

また、本実施の形態では、ブラシは、電子写真方式を採用した画像形成装置のクリーニングブラシ２２に使用されている。

しかし、本発明では、必ずしも画像形成装置に限らず、一般的な、クリーニング又は研磨の用途に使用することができる。これにより、微小粒子のクリーニング、研磨部材として多様な用途に使用できる。

また、本実施の形態では、クリーニングブラシ２２のブラシ毛２２ａは、基材２２ｂに植毛されてなっている生地ブラシとして構成されているが、必ずしもこれに限らず、基材２２ｂにブラシ毛２２ａを静電植毛したものであってもよい。これにより、接触面積の増加及びソフトタッチな感触を付与することができる。

さらに、本発明では、ブラシは、不織布や布にて構成することができる。これにより、均一な研磨及びクリーニングが可能となる。また、ソフトタッチな感触を付与することができる。

このように、本実施の形態のクリーニング又は研磨に用いられるクリーナー及びクリーニング製品としてのクリーニングブラシ２２は、基材２２ｂと、該基材２２ｂの表面に起毛された複数本の基材繊維としての繊維Ｆからなるブラシ糸を有するブラシ毛２２ａとを備えている。そして、ブラシ毛２２ａは、高分子樹脂からなる繊維Ｆの表面に、ゾル−ゲル法によりコーティングした無機材料からなるコーティング膜としての無機皮膜ＩＯを有している。

これにより、高分子材料からなる繊維Ｆは軟質であり、その軟質の繊維Ｆに硬質の無機材料をコーティングする。このため、表面は硬質の無機材料であるが、全体的には、柔軟性を有する繊維となっている。したがって、クリーニング又は研磨用途に用いることにより、ブラシ毛２２ａを有するクリーナーに機能性を付加したものとすることができる。例えば、この繊維を用いた例えばブラシにて、付着したゴミを含む被クリーニング物を除去する場合には、高分子樹脂からなる柔軟な基材繊維に無機材料がコーティングされているので、剛性が向上する。このため、押圧力が増加し、強固に付着している被クリーニング物も容易に掻き落とすことができる。

ところで、従来では、高分子樹脂からなる繊維Ｆの表面に無機材料をコーティングしたものは存在しなかった。この理由は、高分子樹脂からなる繊維Ｆの表面に無機材料をコーティングする場合、その付着性を高めるためには高温度で焼成する必要があるので、高分子樹脂からなる繊維Ｆではその温度に耐えることができなかったためである。また、ゾル−ゲル法以外でのコーティング方法では、皮膜の厚みが大きく、ごわつき等の状態悪化が見られ、かつ繊維との密着性も低いので、剥れ易いという欠点があったためでもある。

この点、ゾル−ゲル法によるコーティング方法においては、製法を工夫したことにより、塗膜の乾燥温度を高分子樹脂の融点以下に抑えることができ、かつ無機材料の高分子樹脂からなる繊維Ｆの表面への無機材料の付着性もよい。

この結果、高分子樹脂からなる繊維Ｆへの無機材料のコーティングを低温度で行うことができ、機能性のある繊維を提供することが可能となる。

また、ゾル−ゲル法によるコーティング膜は、多孔質膜となる。このため、例えば、転写後の感光体ドラムに付着する、孔よりも小径の紙粉等の微細物をその多孔質粒子に取り込むことができるので、微紙粉まで吸着除去することができる。

さらに、ゾル−ゲル法によるコーティング膜は、多孔質膜となる結果、コーティング膜はミクロな粗表面となる。このため、表面を傷つけない微細な摩擦力が増加し、研磨能力が向上する。

したがって、多数の繊維によるブラシ毛２２ａにてクリーニング又は研磨を行う場合に、初期からのクリーニング性に加えて、高分子繊維の柔軟性及び加工性を損なうことなく、強固に被着体に付着している被クリーニング物でも容易に除去し得るクリーナーを提供することができる。

また、本実施の形態のクリーナーとしてのクリーニングブラシ２２では、無機皮膜ＩＯは、シリカ又はアルミナを主成分とする無機酸化物からなっている。

これらの材料は、無機質の添加剤及び紙粉等の被クリーニング物を充分に研磨できる硬度を有する。また、これらの材料は、無機物との親和性がよいので、従来吸着が困難であった微小な無機粒子の吸着能力が向上する。したがって、現像剤中の無機質の添加剤、及び紙粉等の被クリーニング物におけるクリーニング能力及び研磨能力の高いクリーナーを提供することができる。

また、本実施の形態のクリーナーとしてのクリーニングブラシ２２では、無機皮膜ＩＯには、粒子としての機能粒子Ｇが混入されているとすることができる。

これにより、機能粒子Ｇが混入された無機皮膜ＩＯでは、表面に複数の突起を形成することができる。したがって、例えば、この機能粒子Ｇが混入された無機皮膜ＩＯを有する繊維を用いたブラシにて、感光体ドラム１に付着した無機質の添加剤及び紙粉等の被クリーニング物を除去する場合には、摩擦力がさらに増加し、強固に付着していてもその被クリーニング物を突起である粒子にて容易に掻き落とすことができる。

また、本実施の形態のクリーナーとしてのクリーニングブラシ２２は、ブラシ毛２２ａの繊維Ｆに無機材料の無機皮膜ＩＯを形成したものであるので、機能粒子Ｇに微細物吸着性能等の機能性を持たせることにより、繊維と相俟って表面積を増加させることができる。この結果、微細物吸着性能等を有する粒子を例えばシートに塗布するものに比較して格段に表面積を増加させることができる。

また、本実施の形態のクリーナーとしてのクリーニングブラシ２２では、機能粒子Ｇは、無機酸化物からなっている。

したがって、コーティング膜としての無機皮膜ＩＯと相俟って、さらに、クリーニング性能又は研磨性能を高めることができる。

また、本実施の形態のクリーニング製品としてのクリーニングブラシ２２は、上記記載のクリーナーを備えている。

これにより、例えば、２次製品として、基材に織物、不織布、紙等を使用し、また基材の形状として例えばロール状とすることにより、各種の用途に適した使い易いクリーニング製品を提供することができる。具体的には、クリーニング製品としては、画像形成装置に使用されるクリーニングブラシ、画像形成装置用途ではなくその他の用途に使用されるクリーニングブラシ若しくは布、さらに他の用途に使用されるブラシ、とすることができる。画像形成装置用途ではなくその他の用途に使用されるクリーニングブラシ若しくは布とは、例えば、一般的な清掃用のブラシ、自動車のタイヤにおける洗車ブラシ等のクリーニングブラシ若しくは布である。また、さらに他の用途に使用されるブラシ、布とは、例えば、錆の発生した金属の錆落とし用の研磨ブラシ、布等である。

また、本実施の形態のクリーニングブラシ２２は、電子写真方式にて画像形成する画像形成装置における転写後の感光体ドラム１若しくは図示しない中間転写体をクリーニング、又は感光体ドラム１若しくは図示しない中間転写体に付着する添加剤、紙粉等を研磨するクリーニングブラシであって、上記記載のクリーナーを備えるものである。尚、本発明は、例示した感光体にとどまらず、電子写真方式画像形成装置における帯電ローラ、感光体、中間転写体、転写ローラ、紙搬送ローラ等の画像形成用構成エレメントの上における現像剤、紙粉をクリーニング、研磨するために適用できるものである。

すなわち、クリーニングブラシ２２のブラシ毛２２ａは、高分子樹脂からなる繊維Ｆの表面に、ゾル−ゲル法によりコーティングした無機材料からなる無機皮膜ＩＯを有してなっている。また、無機皮膜ＩＯに機能粒子Ｇを含有させることが可能である。

このため、多数の繊維によるブラシ毛にてクリーニング又は研磨を行う場合に、繊維Ｆに硬さと摩擦力とを持たせることができるので、強固に付着している現像剤、添加剤、紙粉等の被クリーニング物もブラシ自体を損傷することなく容易に除去することができる。

したがって、転写後の感光体ドラム１若しくは図示しない中間転写体に付着する現像剤を容易にクリーニングし、又は感光体ドラム１若しくは図示しない中間転写体に付着する添加剤、紙粉等を容易に研磨することができる。

また、本実施の形態のクリーニング装置２０は、電子写真方式にて画像形成する画像形成装置における転写後の感光体ドラム１若しくは図示しない中間転写体をクリーニング、又は及び感光体ドラム１若しくは図示しない中間転写体に付着する添加剤、紙粉を研磨するクリーニング装置２０であって、上記記載のクリーニングブラシ２２を備えている。

したがって、転写後の感光体ドラム１若しくは図示しない中間転写体に付着する現像剤を容易にクリーニングし、又は感光体ドラム１若しくは図示しない中間転写体に付着する添加剤、紙粉を容易に研磨することができる。

また、本実施の形態のクリーニングブラシ２２は、クリーニング機能に加えて電化注入又は帯電防止機能を有していることが好ましい。これにより、帯電防止等の環境依存を避けることができる。

尚、上記の場合において、各特徴を組み合わせた構成とすることも可能である。

クリーニングブラシ２２についての効果を確認するために、各種のブラシを用いて、耐久性評価試験を行った。

具体的には、所定枚数の記録媒体６の印字後において、クリーニング不良の有無、及びブラシの感光体ドラム１への接触による感光体ドラム１の膜厚変化を確認した。尚、ブラシの感光体ドラム１への接触による感光体ドラム１の膜厚変化については、ブラシによる感光体ドラム削れ量を測定した。

ブラシの種類については、表１に示す従来例並びに実施例１及び実施例２とした。

具体的には、従来例では、コーティング無し及び機能粒子Ｇの添加無しとした。また、実施例１では、膜厚５０ｎｍのシリカのコーティングを行った。ただし、機能粒子Ｇの添加無しとした。次に、実施例２では、膜厚５０ｎｍのシリカのコーティングを行うと共に、粒子径１μｍの機能粒子Ｇを添加した。

尚、上記従来例、実施例１及び実施例２に共通して、繊維Ｆの材料は、ナイロン導電糸とし、繊度は２デシテックス（Ｔ）とし、１平方ｉｎｃｈ当たりの密度を２００ｋフィメント（Ｆ）とし、原糸抵抗値を１０^８ Ωとし、パイル長を５ｍｍとし、感光体ドラム１への食い込み量を１ｍｍとした。

この結果、記録媒体６の所定枚数印字後におけるクリーニング不良の有無について、表２に示す結果を得た。

表２から分かるように、従来例では、耐久試験中に少しずつ画像端部から筋状に濃度の低い部分が発生し、記録媒体６の印字１００００枚でフィリミング現象が発生した。尚、フィリミング現象とは、添加剤が感光体ドラムの表面に移行し、薄膜となって付着する現象をいう。すなわち、画像形成装置に使用される転写紙の中には、転写紙の白色度を高めるために添加剤としてタルクを使用しているものがある。このタルクは粘り気が多いため、転写の際、用紙から感光体ドラムの表面に移行し、薄膜となって付着するフィルミング現象を生じる。特に、用紙の裁断面からはタルクが外れ易くフィルミング現象が起こり易い。そのため、反転現像方式の画像形成装置においては、例えば、タルクの割合の多いＡ４サイズの用紙を縦方向に通紙した後、Ａ３サイズの用紙に転写を行うと、Ａ４サイズの用紙における短辺の長さに相当する幅で黒スジが現れ、画質を著しく劣化させてしまうことになる。

これに対して、実施例１では、記録媒体６の印字２００００枚においても画像の乱れはなく、さらに、実施例２では、記録媒体６の印字３００００枚においても、画像の乱れはなかった。

次に、記録媒体６の所定枚数印字後におけるブラシの感光体ドラム１への接触による感光体ドラム１のドラム削り量に関するドラム膜厚変化量の測定結果は、図６に示すとおりとなった。尚、図６は、３００００枚印字後における、従来例のドラム膜厚変化量を１００％とした場合の、実施例１及び実施例２のドラム膜厚変化量の割合を示している。

すなわち、図６に示すように、実施例１では、無機皮膜ＩＯのコーティングによりドラム削れ量に関して、従来例よりも改善効果が見られた。

また、実施例２では、無機皮膜ＩＯのコーティング及び機能粒子Ｇにより、摩擦係数及び剛性が上がり、従来例に比べてさらに、感光体ドラム１の削れ量の改善効果があることが把握できた。

この結果、ブラシ毛２２ａに無機皮膜ＩＯをコーティングしたこと、及び機能粒子Ｇをさらに添加したことにより、クリーニング性能が向上することが把握できた。

本発明のクリーナー、クリーニング製品及びクリーニングブラシは、付着性能、吸着性能の優れたものである。したがって、クリーニング用途、研磨用途等のクリーナー、クリーニング製品に適用することができる。例えば、画像形成装置のクリーニングブラシ、その他のクリーニング用途、研磨用途等に適用することができる。具体的には、電子写真方式画像形成装置の感光体にとどまらず、帯電ローラ、中間転写体、転写ローラ、紙搬送ローラ等の画像形成用構成エレメントの上における現像剤、紙粉をクリーニング、研磨するために適用できる。

１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 転写ロール
５ 搬送ベルト
６ 記録媒体
７ 帯電制御装置
１０ 現像装置
１１ 現像ロール
１２ 現像剤供給ロール
２０ クリーニング装置
２２ クリーニングブラシ
２２ａ ブラシ毛
２２ｂ 基材
３０ 画像形成部
Ｆ 繊維（基材繊維）
Ｇ 機能粒子（粒子）
ＩＯ 無機皮膜（コーティング膜）

Claims (7)

1. クリーニング又は研磨に用いられるクリーナーにおいて、
   基材と、該基材の表面に起毛された複数本の繊維からなるブラシ糸を有するブラシ毛とを備えていると共に、
   上記繊維は、高分子樹脂からなる基材繊維の表面に、ゾル−ゲル法によりコーティングした無機材料からなるコーティング膜を有していることを特徴とするクリーナー。
2. 前記コーティング膜は、シリカ又はアルミナを主成分とする無機酸化物からなっていることを特徴とする請求項１記載のクリーナー。
3. 前記コーティング膜には、粒子が混入されていることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーナー。
4. 前記粒子は、無機酸化物からなっていることを特徴とする請求項３記載のクリーナー。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のクリーナーを備えていることを特徴とするクリーニング製品。
6. 電子写真方式にて画像形成する画像形成装置における各画像形成用構成エレメントに付着する添加剤、紙粉をクリーニング、研磨するクリーニングブラシであって、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のクリーナーを備えていることを特徴とするクリーニングブラシ。
7. クリーニング機能に加えて電化注入又は帯電防止機能を有していることを特徴とする請求項６記載のクリーニングブラシ。

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