JP2012014011A - 画像形成装置用の清掃部材、帯電装置、画像形成装置用のユニット、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】例えば、芯体として芯体100Aと、弾性層100Bと、を備えたロール状の清掃部材において、弾性層100Bは、短冊状の弾性部材(以下、短冊100Cと称する)を芯体100Aの表面に螺旋状に巻き付けている。具体的には、弾性層100Bは、例えば、芯体100Aの一端から他端にかけて、芯体100Aの軸を螺旋軸とし、間隔を持って螺旋状に、短冊100Cが巻き回された状態で配置させる。そして、弾性層100Bは、芯体100Aの外周面に巻き付けられた状態における弾性層の螺旋幅方向中央部での厚みをt(mm)、芯体100Aの外周面に巻き付ける前の短冊100Cの幅方向中央部での厚みをT(mm)としたとき、条件式(A1):0.7<t/T<1.0を満たしている。
【選択図】図3
Description
また、特許文献2では、帯電ロールとクリーニングロールに周速差を付ける方法が提案されている。
また、特許文献3、4では、螺旋形状をしたクリーニングロール等により該汚染物に帯電ロールの長手方向に力を付加させる方法が提案されている。
請求項1に係る発明は、
芯体と、
前記芯体の外周面に、短冊状の弾性部材を螺旋状に巻き付けて配置された弾性層と、
を有し、
前記芯体の外周面に巻き付けられた状態における前記弾性層の螺旋幅方向中央部での厚みをt(mm)、前記芯体の外周面に巻き付ける前の前記短冊状の弾性部材の幅方向中央部での厚みをT(mm)としたとき、下記条件式(A1)を満たす画像形成装置用の清掃部材。
・条件式(A1):0.7<t/T<1.0
下記条件式(A2)を満たす請求項1に記載の画像形成装置用の清掃部材。
・条件式(A2):0.8<t/T<0.95
前記弾性層の螺旋角度が10°以上65°以下、前記弾性層の螺旋幅が2mm以上18mm以下である請求項1又は2に記載の画像形成装置用の清掃部材。
被帯電体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材の表面に接触して配置され、当該帯電部材の表面を清掃する清掃部材であって、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材と、
を備える帯電装置。
請求項4に記載の帯電装置を少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段であって、請求項4に記載の帯電装置を有する帯電手段と、
帯電された前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体に形成された前記潜像をトナーによって現像しトナー像とする現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
被清掃部材と、
前記被清掃部材の表面に接触して配置され、前記被清掃部材の表面を清掃する清掃部材であって、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材と、
を備える画像形成装置用のユニット。
請求項7に記載の画像形成装置用のユニットを少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
請求項7に記載の画像形成装置用のユニットを備える画像形成装置。
請求項2に係る発明によれば、上記条件式(A2)を満たさない場合に比べ、保管後の弾性層の歪みの発生を抑制した画像形成装置用の清掃部材が提供される。
請求項3に係る発明によれば、上記弾性層の螺旋角度及び螺旋幅が上記範囲外である場合に比べ、保管後の弾性層の歪みの発生を抑制した画像形成装置用の清掃部材が提供される。
請求項4、5、6に係る発明によれば、上記条件式(A1)を満たさない清掃部材を適用した場合に比べ、保管後の弾性層の歪みに起因する画像欠陥が抑制された帯電装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置が提供される。
請求項7、8、9に係る発明によれば、上記条件式(A1)を満たさない清掃部材を適用した場合に比べ、保管後の弾性層の歪みに起因する画像欠陥が抑制された画像形成装置用のユニット、プロセスカートリッジ、画像形成装置が提供される。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材を示す概略斜視図である。図2は、本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材の概略側面図
である。図3は、本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材における弾性層の肉厚を示す拡大断面図である。
なお、図3は、図1のA−A断面図、つまり、弾性層の螺旋方向に対して直交方向に沿った断面図である。
そして、弾性層100Cは、芯体100Aの外周面に設けられた状態における弾性層の螺旋幅方向中央部での厚みをt(mm)、芯体100Aの外周面に巻き付ける前の短冊100Cの幅方向中央部での厚みをT(mm)としたとき、下記条件式(A1)を満たしている(図3参照)。
そして、本実施形態に係る清掃部材100を備える帯電装置(画像形成用のユニット)、プロセスカートリッジ、画像形成装置では、保管後の弾性層の歪みに起因する画像欠陥(例えば濃度ムラ)が抑制される。
・条件式(A2):0.8<t/T<0.95
・条件式(A3):0.8<t/T<0.9
レーザー測定機(ミツトヨ社製レーザースキャンマイクロメータ、型式:LSM6200)を用いて、清掃部材の周方向は固定した状態で、1mm/sのトラバース速度にて清掃部材の長手方向(軸方向)へスキャンさせて弾性層厚み(弾性層肉厚)のプロファイルの測定を行う。その後、周方向位置をずらし同様の測定を行う(周方向位置は120°間隔、3箇所)。このプロファイルを基に弾性層100Bにおける弾性層100Bにおける螺旋幅方向中央部での厚みtの算出を行う。
一方、巻き付ける前の短冊100Cにおける幅方向中央部での厚みTも、曲率ないプレート等に貼り付けることでレーザー測定機(ミツトヨ社製レーザースキャンマイクロメータ、型式:LSM6200)を用いて、同様に測定できる。
短冊100Cを芯体100Aに巻き付けて弾性層100Bを形成する際に、上記螺旋角度及び螺旋幅の範囲となるように制御することで、上記条件式を満たし易くなるため好適である
この被覆率を上記範囲よりも大きいと、弾性層100Bが被清掃部材に接触する時間が長くなるため、清掃部材の表面に付着する付着物が被清掃部材へ再汚染する傾向が高くなる一方で、被覆率が上記範囲より小さいと、弾性層100Bの厚み(肉厚)が安定し難くなり、清掃能力が低下する傾向となる。
螺旋幅R1とは、弾性層100Bの清掃部材100の軸方向Q(芯体軸方向)に沿った長さを意味する。
螺旋ピッチR2とは、弾性層100Bの清掃部材100の軸方向Q(芯体軸方向)に沿った、隣合う弾性層100B間の長さを意味する。
また、弾性層100Bとは100Paの外力印加により変形しても、もとの形状に復元する材料から構成される層をいう。
芯体100Aに用いる材質としては、金属(例えば、快削鋼又はステンレス鋼等)、又は樹脂(例えば、ポリアセタール樹脂(POM)等)が挙げられる。なお、材質及び表面処理方法等は必要に応じて選択するのが望ましい。
特に、芯体100Aが金属で構成される場合メッキ処理を施すのが望ましい。また、樹脂等で導電性を有さない材質の場合、メッキ処理等の一般的な処理により加工して導電化処理を行ってもよいし、そのまま使用してもよい。
弾性層100Bの材料としては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、又はポリプロピレン等の発泡性の樹脂、或いは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、EPDM、NBR、CR、塩素化ポリイソプレン、イソプレン、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴム等のゴム材料を1種類、又は2種類以上をブレンドしてなる材料が挙げられる。なお、これらには必要に応じて、発泡助剤、整泡剤、触媒、硬化剤、可塑剤、又は加硫促進剤等の助剤を加えてもよい。
ポリウレタンとしては、例えば、ポリオール(例えばポリエステルポリオール、ポリーエテルポリエステルやアクリルポリール等)と、イソシアネート(例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネートや4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート等)と、の反応物が挙げられ、鎖延長剤(1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン)が含まれたものであってもよい。そして、ポリウレタンの発泡は、例えば、水やアゾ化合物(例えばアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等)等の発泡剤を用いて行われるのが一般的である。また、発泡ポリウレタンには、必要に応じて発泡助剤、整泡剤、触媒などの助剤を加えてもよい。
ここで、シリコーンオイル以外の整泡剤として具体的には、例えば、Siを含まない有機系の界面活性剤(例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤)が挙げられる。また、特開2005−301000に記載のシリコーン系整泡剤を用いない製法も適用できる。
図4は、本実施形態に係る清掃部材100の製造方法の一例を示す工程図である。
次に、図4(B)に示すように、両面テープが付いた面を上方にして短冊を配置し、この状態で両面テープの剥離紙の一端を剥がし、当該剥離紙を剥離した両面テープ上に芯体100Aの一端部を載せる。
次に、図4(C)に示すように、両面テープの剥離紙を剥がしながら、目的とする速度で芯体100Aを回転させて、芯体100Aの外周面に短冊100Cを螺旋状に巻き付けていき、芯体100Aの外周面に螺旋状に配置された弾性層100Bを有する清掃部材100を得る。
この伸びは、短冊100Cが芯体100Aに巻き付く曲率半径と短冊100Cの厚みにより制御され、短冊100Cが芯体100Aに巻き付く曲率半径は芯体100Aの外径及び短冊100Cの巻き付け角度により制御される。
短冊100Cが芯体100Aに巻き付く曲率半径は、例えば、((芯体外径/2)+0.2mm)以上[(芯体外径/2)+8.5mm)以下にすることがよく、望ましくは((芯体外径/2)+0.5mm)以上((芯体外径/2)+7.0mm)以下である。
短冊100Cの厚みとしては、例えば、1.5mm以上4mm以下程度がよく、望ましくは1.5mm以上3.0mm以下である。また、短冊100Cの幅としては、弾性層100Bの被覆率が上記範囲となるように調整することがよい。また、短冊100Cの長さは、例えば、芯体100Aに巻き付ける領域の軸方向長さと巻き角度と巻き付ける際の張力により決定される。
以下、本実施形態に係る画像形成装置について図面に基づいて説明する。
図5は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
なお、記録用紙24は、用紙収納容器28から取出ローラ30により取り出され、搬送ロール32,34により用紙搬送ベルト20まで一般まで、搬送される。
ここでは、清掃部材100を帯電部材14へ常時当接させ、帯電部材14と従動させて使用する方法に関して説明を行うが、清掃部材100は常時接触させて従動による使用でもよいし、帯電部材14のクリーニング時のみ接触させ従動する使用でもよい。また、清掃部材100は、帯電部材14のクリーニング時のみ接触させ、別駆動により帯電部材14に対して周速差を付けても構わない。但し、清掃部材100を常時帯電部材14へ接触させて周速差を付ける方法は帯電部材14上の汚れを清掃部材100へ溜め込み、帯電ロールへ再付着させる易くなることから、望ましくない。
以下、帯電部材の説明をするが、以下の構成に限定されるものではない。
共重合ナイロンは、610ナイロン、11ナイロン、12ナイロン、の内のいずれか1種又は複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、6ナイロン、66ナイロン等が挙げられる。ここで、610ナイロン、11ナイロン、12ナイロンよりなる重合単位が共重合体中に含まれる割合は、重量比で合わせて10%以上であるのが望ましい。
カーボンブラックはpH4.0以下が望ましい。
(クリーニングロール1の作製)
厚さ3.4mmの発泡ウレタン(EPM−70;株式会社イノアックコーポレーション社製)シートに厚み0.15mmの両面テープを貼付け、厚み(幅方向中央部での厚み)3.4mm、幅6mm、長さ356mmの短冊となるように切り出す。この短冊を段付金属芯体(外径φ6、全長337mm、軸受け部の外径φ4、長さ6.0mmの芯体)へ、巻き付け角度40°で、シート全長が0%以上5%以下程度伸びるように張力を付与しつつ巻き付けて、螺旋状に配置した弾性層を形成し、クリーニングロール1を作製した。
−弾性層の形成−
下記混合物をオープンロールで混練りし、SUS416からなる直径6mmの導電性支持体表面に、厚さ3mmとなるように円筒状に被覆し、内径18.0mmの円筒型の金型に入れ、170℃で30分間加硫させ、金型から取り出した後、研磨し円筒状の導電性弾性層Aを得た。
・ゴム材 ・・・・100質量部
(エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム)Gechron3106:日本ゼオン社製)
・導電剤(カーボンブラック アサヒサーマル:旭カーボン社製)・・・・・25質量部
・導電剤(ケッチェンブラックEC:ライオン社製) ・・・・・・8質量部
・イオン導電剤(過塩素酸リチウム) ・・・・・・1質量部
・加硫剤(硫黄)200メッシュ:鶴見化学工業社製 ・・・・・・1質量部
・加硫促進剤(ノクセラーDM:大内新興化学工業社製) ・・・・2.0質量部
・加硫促進剤(ノクセラーTT:大内新興化学工業社製) ・・・・0.5質量部
下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Aを、メタノールで希釈し、導電性弾性層Aの表面に浸漬塗布した後、140℃で15分間加熱乾燥し、厚さ4μmの表面層を形成し、導電性ロールを得た。これを帯電ロールとした。
・高分子材料 ・・・・100質量部
(共重合ナイロン)アラミンCM8000:東レ社製
・導電剤 ・・・・・30質量部
(アンチモンドープ酸化スズ)SN−100P:石原産業社製
・溶剤(メタノール) ・・・・500質量部
・溶剤(ブタノール) ・・・・240質量部
(クリーニングロール2の作製)
発泡ポリウレタンシートの厚みを3mmとし、厚み(幅方向中央部での厚み)3mmの短冊を用いた以外は、実施例1と同様にして、螺旋状に配置した弾性層を形成し、クリーニングロール2を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール3の作製)
発泡ポリウレタンシートの厚みを2.75mmとし、厚み(幅方向中央部での厚み)2.75mmの短冊を用いた以外は、実施例1と同様にして、螺旋状に配置した弾性層を形成し、クリーニングロール3を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール4の作製)
発泡ポリウレタンシートの厚みを2.2mmとし、厚み(幅方向中央部での厚み)2.2mmの短冊を用いた以外は、実施例1と同様にして、螺旋状に配置した弾性層を形成し、クリーニングロール4を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール5の作製)
発泡ポリウレタンシートの厚みを1.8mmとし、厚み(幅方向中央部での厚み)1.8mmの短冊を用いた以外は、実施例1と同様にして、螺旋状に配置した弾性層を形成し、クリーニングロール5を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール6の作製)
発泡ポリウレタンシートの厚みを1.75mmとし、厚み(幅方向中央部での厚み)1.75mmの短冊を用いた以外は、実施例1と同様にして、螺旋状に配置した弾性層を形成し、クリーニングロール6を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール7〜12の作製)
芯体を外径φ4mm、全長337mmの円柱形状とし、螺旋角度を26°にした以外は実施例1〜6と同様にクリーニングロール7〜12を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール13の作製)
螺旋角度を65°にし、発泡ポリウレタンシートの厚みを2.0mmとし、厚み(幅方向中央部での厚み)2.0mmの短冊を用いた以外は実施例1と同様にクリーニングロール13を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール14の作製)
芯体を外径φ4mmの、全長337mmの円柱形状とし、螺旋角度を10°にし、発泡ポリウレタンシートの厚みを3.0mmとし、厚み(幅方向中央部での厚み)3.0mmの短冊を用いた以外は実施例1と同様にクリーニングロール14を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール15の作製)
発泡ポリウレタンシートの厚みを3.5mmとし、厚み(幅方向中央部での厚み)3.5mmの短冊を用いた以外は、実施例1と同様にして、螺旋状に配置した弾性層を形成し、クリーニングロール15を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール16の作製)
発泡ポリウレタンシートの厚みを1.6mmとし、厚み(幅方向中央部での厚み)1.6mmの短冊を用いた以外は、実施例1と同様にして、螺旋状に配置した弾性層を形成し、クリーニングロール16を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール17の作製)
発泡ウレタンシートの厚みを3.5mmにし、厚み(幅方向中央部での厚み)3.5mmの短冊を用いた以外は実施例7と同様にクリーニングロール17を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロールの18作製)
発泡ウレタンシートの厚みを1.6mmにし、厚み(幅方向中央部での厚み)1.6mmの短冊を用いた以外は実施例7と同様にクリーニングロール18を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール19の作製)
螺旋角度を70°、発泡ウレタンシートの厚みを2.0mmにし、厚み(幅方向中央部での厚み)2.0mmの短冊を用いた以外は実施例1と同様にクリーニングロール19を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(クリーニングロール20の作製)
芯体の外径φ4のストレート、螺旋角度を5°、発泡ウレタンシートの厚みを3.0mmにし、厚み(幅方向中央部での厚み)3.0mmの短冊を用いた以外は実施例7と同様にクリーニングロール20を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の物を使用した。
(特性評価)
各例で作製したクリーングロールの弾性層の螺旋幅方向中央部での厚みを調べ、表1に一覧にして示す。
また、帯電電源を直流電源のみに改造したカラー複写機DocuCentre−III C3300:富士ゼロックス社製に、上記各例で作製したクリーニングロール・帯電ロールを装着した。この装着は、予めクリーニングロール・帯電ロールを装着した当該カラー複写機のプロセスカートリッジを、温度40℃、湿度95%RH環境下に1ヶ月保管後に行った。
そして、このカラー複写機により、ハーフトーン画像を出力し、濃度ムラ(保管直後の画像欠陥)を評価した。
各例で作製したクリーニングロール・帯電ロールを、帯電電源を直流電源のみに改造したカラー複写機DocuCentre−III C3300:富士ゼロックス社製に装着し、A4 300,000枚印字テストした。その後、ハーフトーン画像を出力し、帯電ロールのクリーニングムラによる濃度ムラ(クリーニング性)、クリーニングロール片による色点が無いかを以下の基準で判定した。結果を表1に示す。
◎:画質上の濃度ムラ未発生、且つ、クリーニングロールの歪みも未発生
○:画質上の濃度ムラ未発生だが、若干クリーニングロールの歪みがある。
△:画質上の濃度ムラが軽微であるが発生
×:画質上濃度ムラが発生
○:画質上色点発生無し
×:画質上色点発生あり
また、本実施例では、クリーニング性に優れると共に、研磨粉等による色点の発生も抑制されていることもわかる。
Claims (9)
- 芯体と、
前記芯体の外周面に、短冊状の弾性部材を螺旋状に巻き付けて配置された弾性層と、
を有し、
前記芯体の外周面に巻き付けられた状態における前記弾性層の螺旋幅方向中央部での厚みをt(mm)、前記芯体の外周面に巻き付ける前の前記短冊状の弾性部材の幅方向中央部での厚みをT(mm)としたとき、下記条件式(A1)を満たす画像形成装置用の清掃部材。
・条件式(A1):0.7<t/T<1.0 - 下記条件式(A2)を満たす請求項1に記載の画像形成装置用の清掃部材。
・条件式(A2):0.8<t/T<0.95 - 前記弾性層の螺旋角度が10°以上65°以下、前記弾性層の螺旋幅が2mm以上18mm以下である請求項1又は2に記載の画像形成装置用の清掃部材。
- 被帯電体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材の表面に接触して配置され、当該帯電部材の表面を清掃する清掃部材であって、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材と、
を備える帯電装置。 - 請求項4に記載の帯電装置を少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段であって、請求項4に記載の帯電装置を有する帯電手段と、
帯電された前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体に形成された前記潜像をトナーによって現像しトナー像とする現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。 - 被清掃部材と、
前記被清掃部材の表面に接触して配置され、前記被清掃部材の表面を清掃する清掃部材であって、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材と、
を備える画像形成装置用のユニット。 - 請求項7に記載の画像形成装置用のユニットを少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。 - 請求項7に記載の画像形成装置用のユニットを備える画像形成装置。
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