以下、本発明に係る実施の形態について図面を基に詳細に説明する。本実施形態に係る画像形成装置10は、例えば図1で示すように、タンデム方式のフルカラーの画像形成装置である。なお、図1において、矢印UPを画像形成装置10の上方向とする。まず、画像形成装置10の概略構成について説明する。
画像形成装置10の内部には、像保持体(被帯電体)の一例としての感光体12や、帯電体の一例としての帯電ロール14、現像装置24等が、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色別の組立体の一例としてのプロセスカートリッジ18Y、18M、18C、18Kとして上から下へ順に備えられている。
なお、各プロセスカートリッジ18Y、18M、18C、18Kは、画像形成装置10に対して着脱可能な構成になっている。また、感光体12としては、例えば外周面(表面)に有機系の感光材料等よりなる感光体層が被覆された導電性円筒体が用いられ、図示しないモーターによって回転駆動されるようになっている。
感光体12の外周面は、その外周面に接触するように配置された帯電ロール14によって帯電された後、その帯電ロール14よりも感光体12の回転方向下流側に配置された露光装置16から出射されるレーザービームLBによって露光され、その外周面に画像情報に応じた静電潜像が形成されるようになっている。
そして、感光体12の外周面に形成された静電潜像は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の現像装置24Y、24M、24C、24Kによって現像され、各色のトナー像とされるようになっている。
例えば、フルカラーの画像を形成する場合、各色の感光体12の外周面には、帯電・露光・現像の各工程が、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色に対応して行われ、各色の感光体12の外周面には、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色に対応したトナー像が形成される構成である。
各感光体12の外周面にそれぞれ形成されたブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色のトナー像は、支持ロール40、42で張力が付与されつつ内周面側から支持された用紙搬送ベルト20を介して、後述する転写装置22と感光体12とが接触する箇所にて、各感光体12の外周面から、用紙搬送ベルト20上を搬送されて来る記録用紙Pへ順次転写されるようになっている。
そして、各感光体12の外周面からトナー像が転写された記録用紙Pは、定着装置64へと搬送され、この定着装置64によって加熱・加圧されることで、その記録用紙P上にトナー像が定着されるようになっている。なお、記録用紙Pは、用紙収納容器28から取出ロール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まで搬送されるようになっている。
ここで、片面プリントの場合、トナー像が定着された記録用紙Pは、排出ロール66によって画像形成装置10の上部に設けられた排出部68上にそのまま排出される。一方、両面プリントの場合は、定着装置64によって表面にトナー像が定着された記録用紙Pの後端部が排出ロール66によって狭持された状態で、その排出ロール66が逆回転するとともに、記録用紙Pの搬送経路が両面用の用紙搬送路70に切り替えられる。
そして、この両面プリント用の用紙搬送路70に配設された搬送ロール72によって、表裏が反転された記録用紙Pが再度用紙搬送ベルト20上へ搬送され、記録用紙Pの裏面に、各感光体12の外周面からトナー像が転写される。記録用紙Pの裏面にトナー像が転写された記録用紙Pは、定着装置64によってトナー像が定着され、裏面にトナー像が定着された記録用紙Pは、排出部68上に排出される。
なお、図示の画像形成装置10は両面プリント可能であるが、片面プリントのみ可能な画像形成装置であってもよい。また、トナー像の転写工程が終了した後の感光体12の外周面に残留する残留トナーや紙粉等は、感光体12が1回転する毎に、転写装置22が接触する箇所よりも感光体12の回転方向下流側に配置された清掃ブレード26によって除去され、各感光体12の外周面は、次の画像形成工程に備えるようになっている。
<第1実施形態>
さて、図2、図3で示すように、帯電ロール14は、例えば導電性のシャフト14Aの周囲に、導電性の弾性層14Bが形成されたロール状とされており、そのシャフト14Aは回転自在に支持されている。
そして、帯電ロール14は、シャフト14Aの両端部へ荷重が掛けられることで感光体12へ押し付けられ、弾性層14Bの周面に沿って弾性変形することでニップ部が形成されるとともに、感光体12に対して従動回転するようになっている。なお、帯電ロール14の構成については後で詳述する。
また、帯電ロール14の感光体12とは反対側の外周面(表面)には、その外周面に接触しつつ従動回転することにより、その外周面上のトナーや外添剤などの汚れを移行させて除去する(外周面を清掃する)清掃装置100が配設されている。この帯電ロール14と清掃装置100とを含んで、帯電装置50が構成されており、帯電ロール14は被清掃体の一例でもある。
また、図3で示すように、この清掃装置100は、清掃体の一例としての螺旋状クリーニング部材102と、螺旋状クリーニング部材102の後述するシャフト104の両端部を回転自在(回転可能)に支持する支持部材の一例としての軸受け部材110と、を有している。
そして、図4で示すように、螺旋状クリーニング部材102は、帯電ロール14の軸方向に沿って配置された軸部(芯体)の一例としてのシャフト104と、そのシャフト104の周囲(外周面)に、螺旋状に巻き付けられて、接着により固定される帯状(短冊状)の弾性体シート106と、を有している。
螺旋状クリーニング部材102のシャフト104は、円柱状に形成されており、帯電ロール14の軸方向に沿って延在するように配設されている。そして、図2で示すように、軸受け部材110によってシャフト104の両端部へ荷重が掛けられることで、螺旋状クリーニング部材102が帯電ロール14へ押し付けられ、弾性体シート106が帯電ロール14の周面に沿って弾性変形することで、ニップ部が形成されるようになっている。
これにより、帯電ロール14の撓みが抑えられ、帯電ロール14と感光体12との軸方向におけるニップ部の均一性が維持される構成である。なお、螺旋状クリーニング部材102は、後述する弾性層107の両端部107B、107Cを含んで帯電ロール14へ押し付けられるようになっている。また、以下において、弾性体シート106の長手方向に直交する方向(図10において矢印Wで示す)を弾性体シート106(後述する弾性層107)の幅方向とする。
また、シャフト104には、アルミ、ステンレス、真鍮等の金属材料が主に使用され、摺動性などの用途に応じて、材質及び表面処理方法が適宜選択される。シャフト104に導電性を有さない材質を用いる場合は、メッキ処理など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が、そのまま使用してもよい。
また、製造時に研削加工が行われることが無く、加工に必要なシャフトの剛性も低いことから、樹脂シャフトを用いてもよい。なお、シャフト104の外径は、コピー機やプリンターの小型化とシャフト104の撓みと製造コストの関係より、φ3mm〜φ6mm程度にすることが望ましい。
螺旋状クリーニング部材102の弾性体シート106は、図5で示すように、細長い帯状に形成されるとともに弾性変形可能とされた弾性層107と、表面全体に弾性層107が接着されるとともに裏面がシャフト104の外周面に接着可能とされた接着層105(図10参照)と、を有している。
接着層105は、例えば接着剤、両面テープなどの接着材によって構成されており、弾性体シート106は、その接着層105によって、シャフト104の外周面に、その軸方向一端部から他端部に亘って貼付(固定)されるようになっている。
なお、接着層105は単層の接着層であっても、複数層の接着層であってもよい。また、接着層105を複数層の接着層で構成する場合には、その接着層同士の間に導電層、非導電層、半導電層、断熱層、伝熱層などの非接着層を介在させてもよい。
弾性層107には発泡体が用いられる。すなわち、この弾性層107は、多孔質の3次元構造を有する発泡体からなり、所望の厚みにスライス加工され、抜き型等により、所望の幅、長さに裁断された後、一定の速度で回転されたシャフト104に、所望の巻き付け角度θ(図4参照)で螺旋状に巻き付けられつつ接着されるようになっている。
ここで、シャフト104に巻き付けられていない無負荷状態の弾性層107の幅方向における断面形状は、幅方向に長い長方形状になっている。そして、シャフト104に一定の張力で引っ張られつつ螺旋状に巻き付けられた有負荷状態の弾性層107は、図10で示すように、少なくとも幅方向における断面(巻き方向と直交する方向に沿った断面)において、その幅方向両端部が凸状に隆起するように弾性変形するようになっている。
つまり、シャフト104に螺旋状に巻き付けられた弾性層107は、矢印Wで示す幅方向における断面において、4辺(シャフト104に沿う曲線を含む)で囲まれた略四角形状になる構成であり、かつ、図示は省略するが、シャフト104の軸方向と直交する断面においても、同様に、4辺(シャフト104に沿う曲線を含む)で囲まれた略四角形状になる構成である。
そして、図10で示すように、弾性体シート106(接着層105は無視できる程度に薄いため、以下においては弾性層107とする場合がある)の幅方向両端部の肉厚をTa、幅方向中央部の肉厚をTbとしたとき、次の(1)で示す条件式、望ましくは、次の(2)で示す条件式、更に望ましくは、次の(3)で示す条件式を満たすようになっている。なお、このときのシャフト104の外径はφ4mmである。
(1)1.00<Ta/Tb<1.75
0.5mm<Ta<4.0mm かつ 0.5mm<Tb<4.0mm
(2)1.02<Ta/Tb<1.50
1.0mm<Ta<3.0mm かつ 1.0mm<Tb<3.0mm
(3)1.03<Ta/Tb<1.35
1.5mm<Ta<2.5mm かつ 1.5mm<Tb<2.5mm
したがって、図11で示すように、この螺旋状クリーニング部材102では、弾性体シート106の弾性層107の幅方向両端部(以下「突出部107D」という場合がある)及び幅方向中央部を含む外周面が、帯電ロール14の外周面(表面)に充分な圧力で接触され、螺旋状クリーニング部材102が帯電ロール14に対して安定して従動回転される構成である。
そして、その従動回転に伴って、弾性層107の幅方向両端部(突出部107D)及び幅方向中央部を含む外周面が、帯電ロール14の外周面を払拭し、その外周面に付着している異物を掻き取る構成である。つまり、これにより、その異物が帯電ロール14の外周面から除去される構成である。
なお、弾性体シート106をシャフト104に巻き付けるときの張力は、シャフト104と接着層105との間に隙間ができない程度であり、なるべく張力を掛けない方が望ましい。張力を掛け過ぎると、引っ張り永久伸びが大きくなり、クリーニングに必要な弾性力が落ちる。具体的には元の弾性体シート106の長さに対して、0%〜5%の伸びになるようにすることが望ましい。
また、シャフト104に巻き付けたときの弾性体シート106(弾性層107)の伸びは、厚み方向で異なっている。すなわち、弾性層107の伸びは、外面側が内面側よりも大きい。そのため、巻き付け後の外面側の伸びが5%程度になるようにすることが望ましい。
更に、この弾性層107の伸びは、弾性体シート106をシャフト104に巻き付けるときの張力と、シャフト104に巻き付けられた弾性体シート106の曲率半径(又は曲率)と、弾性体シート106の厚み(肉厚)により制御され、弾性体シート106の曲率半径は、シャフト104の外径及び弾性体シート106の巻き付け角度(以下「螺旋角度」という場合がある)θにより制御される。
弾性体シート106の曲率半径は、(シャフト104の外径)/2+0.2mm〜(シャフト104の外径)/2+8.5mmにすることが望ましく、より望ましくは、(シャフト104の外径)/2+0.5mm〜(シャフト104の外径)/2+7.0mmである。そして、このときの弾性体シート106の巻き付け角度(螺旋角度)θは、θ=10°〜65°にすることが望ましく、より望ましくは、θ=20°〜50°である。
また、弾性体シート106(弾性層107)の長さは、シャフト104の長さ及び外径と巻き付け角度(螺旋角度)θと巻き付け時の張力によって一義的に決まる。そして、弾性体シート106(弾性層107)の螺旋幅R1(図4参照)は、弾性体シート106をシャフト104に巻き付けたときに、弾性層107の被覆率(弾性層107の螺旋ピッチR2(図4参照)としたときに、R1/(R1+R2)で表される)が20%〜70%になるようにすることが望ましく、更には25%〜55%になるようにすることがより望ましい。
被覆率が70%より大きい場合には、帯電ロール14に接触する時間が長くなるため、弾性体シート106(弾性層107)に付着するトナーやトナーの添加剤が帯電ロール14側へ再付着し、帯電ロール14を汚染させることになる。被覆率が20%より小さい場合には、弾性体シート106(弾性層107)の幅が厚みよりも小さくなるため、弾性層107の螺旋幅R1内の肉厚が安定し難くなり、清掃能力が低下する。
なお、螺旋幅R1は、3mm〜25mmにすることが望ましく、より望ましくは、3mm〜10mmである。また、螺旋ピッチR2は、3mm〜25mmにすることが望ましく、より望ましくは、15mm〜22mmである。特に、弾性体シート106をシャフト104に巻き付けて弾性層107を形成する場合、上記螺旋角度θ及び螺旋幅R1の範囲となるように制御することで、上記条件式(1)、(2)、又は(3)を満たし易くなる。つまり、この範囲が清掃能力向上のためには好適となる。
また、シャフト104に巻き付けたときの弾性体シート106(弾性層107)の肉厚は、幅方向両端部(突出部107D)と幅方向両端部以外(幅方向中央部)とでは異なるが、1.5mm〜4.0mmの範囲内であることが望ましく、1.5mm〜3.0mmの範囲内であることがより望ましい。ここで、シャフト104に巻き付けられた弾性体シート106の肉厚は、例えば次の方法によって測定される。
シャフト104に巻き付けられた弾性体シート106の周方向の位置を固定した状態で、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1mm/sの速度にて螺旋状クリーニング部材102の長手方向へスキャンさせ、弾性体シート106の肉厚のプロファイルを測定する。その後、シャフト104に巻き付けられた弾性体シート106の周方向の位置をずらして(例えば120°間隔で3箇所ずらして)、同様の測定を行う。
こうして測定した各プロファイルを基に、弾性体シート106(弾性層107)の幅方向両端部(突出部107D)の肉厚Taと、幅方向両端部以外の最薄部(幅方向中央部)の肉厚Tbを算出する。なお、シャフト104に巻き付けられた弾性体シート106の、螺旋状クリーニング部材102の長手方向における位置は、螺旋状の巻き付け角度(螺旋角度)θ、シャフト104の外径により異なるが、螺旋ピッチR2毎に全て測定される。
ここで、上記条件式(1)、(2)、又は(3)を満たすように、弾性層107の形状を形成する手法としては、短冊状に形成した弾性体シート106(弾性層107)をシャフト104に巻き付ける際、弾性体シート106(弾性層107)の厚み、弾性体シート106(弾性層107)を巻き付ける曲率、弾性体シート106(弾性層107)を巻き付けるときの張力等を制御する以外に、次のような手法にしてもよい。
すなわち、例えば張力を加えずに弾性体シート106(弾性層107)をシャフト104に巻き付けて固定した後、その幅方向両端部上に、他の小弾性層(図示省略)を弾性体シート106(弾性層107)に巻き付けて固定し、その小弾性層により弾性層107の突出部107Dを形成する構成にしてもよい。つまり、弾性層107の突出部107Dは、1部材で構成された形態であってもよいし、下地となる弾性層107と、その弾性層107の幅方向両端部に設けられる小弾性層との2部材で構成された形態であってもよい。
なお、本実施形態において、螺旋状の巻き付け角度(螺旋角度)θとは、弾性層107の長手方向(螺旋方向)とシャフト104の軸方向とが交差する角度(鋭角)を意味する。また、螺旋幅R1とは、シャフト104の軸方向に沿った弾性層107の長さを意味する。更に、螺旋ピッチR2とは、シャフト104の軸方向に沿った、隣り合う弾性層107間の長さを意味する。また、弾性層107は、100Pa(パスカル)の外力印加により変形しても、元の形状に復元する材料から構成される層をいう。
また、図4、図5で示すように、弾性体シート106(弾性層107)をシャフト104に巻き付けたときに、弾性層107の本体部107Aにおける巻き終わり側となる端部(以下「巻き終わり端部」という)107Cの近傍には、本体部107Aの延在方向と交差する方向に延在する押さえ部108が一体に形成(延設)されている。
この押さえ部108は、弾性体シート106(弾性層107)の巻き終わり側が二股形状になるように、本体部107Aの中途部から枝状に延設されている。そして、この押さえ部108の幅D1、長さL1及び本体部107Aに対する角度(鈍角)αは、シャフト104に巻き付けられた弾性層107の巻き終わり端部107Cに、押さえ部108の先端部108Aを上から(外周側から)重ねて、その巻き終わり端部107Cを押さえることができる幅、長さ及び角度とされている。
つまり、この押さえ部108の先端部108Aは、図4で示すように、シャフト104の矢印Fで示す回転方向に向かって延在する弾性層107の巻き終わり端部107Cに、上から重ねられて固定されるようになっている。そして、螺旋状クリーニング部材102において、弾性体シート106(弾性層107)の本体部107Aにおける巻き始め側となる端部(以下「巻き始め端部」という)107Bと、押さえ部108の先端部108Aとが、共に同じ方向(回転方向上流側)を向くようになっている。
なお、詳細には、この押さえ部108の先端部108Aは、弾性層107の巻き終わり端部107Cを押し潰すようにして(張力を付与されて)、その巻き終わり端部107Cに接着され、更に、その巻き終わり端部107Cを越えて、シャフト104の外周面に接着されて固定されている。したがって、その押さえ部108の先端部108Aにおいても、上記条件式(1)、(2)、又は(3)は満たされるようになっている。
また、弾性層107を構成する発泡体としては、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、又はNBR、EPDM、SBR、CR、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、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種類或いは2種類以上をブレンドしてなる材質のものから選択され、必要に応じて、発泡助剤、整泡剤、触媒、硬化剤、可塑剤、加硫促進剤等の助剤が加えられる。
しかしながら、帯電ロール14との従動摺擦によって、外添剤などの異物を効率的に除去すると同時に、帯電ロール14の外周面に、擦れによる傷を付けないために、また、長期に亘って千切れや破損が生じないようにするために、引き裂き、引っ張りなどに強いポリウレタンを選択するのが、特に望ましい。
ポリウレタンとして特に制限するものではないが、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルやアクリルポリールなどのポリオールと、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などのイソシアネートの反応を伴っていればよく、1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど鎖延長剤が混合されていることが望ましい。
なお、ポリウレタンは、水やアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物などの発泡剤を用いて発泡させ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。そして、発泡ポリウレタンの中でも、エーテル系発泡ポリウレタンがよい。エステル系発泡ポリウレタンでは、湿熱劣化し易い傾向があるためである。
エーテル系ポリウレタンは、主としてシリコーンオイルの整泡剤が使用されるが、保管(特に高温高湿下での長期保管)にてシリコーンオイルが被清掃体(例えば帯電ロール等)へ移行することによる画質欠陥が発生することがある。そのため、シリコーンオイル以外の整泡剤を用いることで、弾性層107の画質欠陥が抑制される。
ここで、シリコーンオイル以外の整泡剤としては、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、弾性層107の構成としては、1層構成でも積層構成でも構わない。具体的には、弾性層107の構成としては、例えば、発泡体1層からなる構成でも、ソリッド層と発泡層との2層の構成にしても構わない。
また、螺旋状クリーニング部材102における弾性体シート106の動摩擦係数は、0.1〜1.0が望ましい。弾性体シート106の動摩擦係数が0.1を下回ると、充分なクリーニング性が得られなくなり、結果として画質上に縦筋を発生させてしまうことがある。そして、弾性体シート106の動摩擦係数が1.0を上回ると、帯電ロール14を傷付けてしまい、その傷部分で帯電不良を引き起こし、画質上に色点や微小な色線を発生させてしまうことがある。
このような画像欠陥は、帯電ロール14や螺旋状クリーニング部材102(弾性体シート106)の表面汚染(主にはトナー外添剤)、異物の混入(主には紙粉)、放電生成物の付着等が、トリガーとなって発生するため、長期間使用するほど発生するリスクが高まる。
また、この清掃装置100には、図3で示すように、シャフト104の両端部を回転可能に支持する一対の軸受け部材110が備えられている。詳細には、この軸受け部材110は、それぞれシャフト104の軸方向内側が開放され、その軸方向外側が側壁110Aにて閉塞された形状とされている。そして、シャフト104の両端部は、軸受け部材110の内壁を滑りながら、その内壁の周方向に沿って回転するようになっている。
また、一対の軸受け部材110は、それぞれ両側の側板112に形成された固定部114に固定されている。なお、本実施形態に係る帯電ロール14は、その軸方向両端部が図示しない支持部材によって回転可能に支持され、感光体12は、その軸方向両端部が側板112によって回転可能に支持されている。
次に、その帯電ロール14の構成について詳細に説明する。この帯電ロール14は、導電性のシャフト14A上に、帯電層としての導電性の弾性層と、表面層とが順次形成されたものである。帯電ロール14の直径はφ8mm〜φ15mm、より望ましくはφ9mm〜φ14mmであり、帯電層の肉厚は1.5mm〜4mmであることが望ましい。
帯電ロール14の直径が15mmを上回ると、外周面1箇所当たりの感光体12に接触する回数が減り、また、放電回数が減るので、汚れや帯電性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。
帯電ロール14の直径が8mmを下回ると、画像形成装置10を小型化できるため、優位であるが、外周面1箇所当たりの感光体12に接触する回数が増え、また、放電回数が増えるので、長期安定性に対して不利となる。なお、この帯電ロール14は、所望の帯電性能を有するものであれば、以下の構成に限定されるものでない。
シャフト14Aの材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、摺動性などの用途に応じて、材質及び表面処理方法が適宜選択される。導電性を有さない材質の場合は、メッキ処理など一般的な処理により加工されて、導電化処理が行われてもよい。
帯電ロール14の帯電層を構成する導電性の弾性層は、例えば、弾性を有するゴム等の弾性材、導電性弾性層の抵抗を調整するカーボンブラックやイオン導電材等の導電材、必要に応じて軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカ及び炭酸カルシウム等の充填剤等、通常のゴムに添加され得る材料を加えてもよい。
通常のゴムに添加される材料を添加した混合物を、導電性のシャフト14Aの外周面に被覆することにより、導電性の弾性層が形成される。また、抵抗値の調整を目的とした導電剤としては、マトリックス材に配合されるカーボンブラックやイオン導電剤のような電子及び/又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したものなどを用いることが可能である。また、上記弾性材は発泡体であっても構わない。
上記導電性弾性層を構成する弾性材としては、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、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、エチレン−プロピレン−ジエン3元共重合ゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。
中でも、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、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、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、及びこれらのブレンドゴムが望ましく用いられる。なお、これらのゴム材は発泡したものであっても、無発泡のものであってもよい。
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック;熱分解カーボン、グラファイト;アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属又は合金;酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物;絶縁物質の表面を導電化処理したもの;などの微粉末が挙げられる。
また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等;リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等;が挙げられる。
これらの導電剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、ゴム材100質量部に対して、1〜60質量部の範囲であることが望ましく、一方、上記イオン導電剤の場合は、ゴム材100質量部に対して、0.1〜5.0質量部の範囲であることが望ましい。
帯電層を構成する上記表面層は、トナー等の異物による汚染の防止のためなどに形成されているものであり、表面層の材料としては、樹脂、ゴム等の何れを用いてもよく、特に限定されるものではない。
例えば、ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
このうち、外添剤汚れの観点から、ポリフッ化ビニリデン、4フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロンが望ましく用いられる。共重合ナイロンは、610ナイロン、11ナイロン、12ナイロンの内の何れか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。上記重合単位が10%以上の場合は、調液性及び表面層塗布時における成膜性に優れるとともに、特に繰り返し使用時における樹脂層の磨耗や樹脂層への異物の付着が少なく、帯電ロール14の耐久性が優れ、環境による特性の変化も少なくなる。
なお、上記高分子材料は単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、その高分子材料の数平均分子量は、1,000〜100,000の範囲であることが望ましく、10,000〜50,000の範囲であることがより望ましい。また、上記表面層には導電性材料を含有させ、抵抗値を調整することが可能である。その導電性材料としては、粒径が3μm以下であるものが望ましい。
また、抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックや導電性金属酸化物粒子、或いはイオン導電剤のような電子及び/又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したものなどを用いることが可能である。
導電剤のカーボンブラックとして、具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック350」、同「スペシャルブラック100」、同「スペシャルブラック250」、同「スペシャルブラック5」、同「スペシャルブラック4」、同「スペシャルブラック4A」、同「スペシャルブラック550」、同「スペシャルブラック6」、同「カラーブラックFW200」、同「カラーブラックFW2」、同「カラーブラックFW2V」、キャボット社製「MONARCH1000」、キャボット社製「MONARCH1300」、キャボット社製「MONARCH1400」、同「MOGUL−L」、同「REGAL400R」等が挙げられる。
上記カーボンブラックは、pH4.0以下であり、一般的なカーボンブラックに比べ、表面に存在する酸素含有官能基の効果により、樹脂組成物中への分散性がよく、pH4.0以下のカーボンブラックを配合することにより、配合しないものに比べて、帯電均一性を良くすることが可能となり、更に抵抗値の変動を小さくすることが可能となる。
上記抵抗値を調整するための導電性粒子である導電性金属酸化物粒子は、酸化錫、アンチモンがドープされた酸化錫、酸化亜鉛、アナターゼ型酸化チタン、ITO等の導電性を有した粒子で、電子を電荷キャリアとする導電剤あれば、何れも用いることが可能であり、特に限定されるものではない。これらは、単独で用いても、2種類以上を併用することも可能である。
また、本発明を阻害しない限り、何れの粒径であってもよいが、抵抗値調整及び強度の点から、望ましくは酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫、アナターゼ型酸化チタンであり、更に、酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫が望ましい。このような導電性材料によって抵抗制御を行うことにより、表面層の抵抗値は環境条件によって変化せず、安定な特性が得られる。
更に、上記表面層には、フッ素系或いはシリコーン系の樹脂が用いられている。特に、上記表面層は、フッ素変性アクリレートポリマーで構成されることが望ましい。また、表面層の中に微粒子を添加してもよい。これにより、表面層が疎水性となって、帯電ロール14への異物の付着が防止されるように作用する。
また、アルミナやシリカのような絶縁性の粒子を添加して、帯電ロール14の外周面(表面)に凹凸を付与し、感光体12との摺擦時の負担を小さくして、帯電ロール14と感光体12との相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。
また、帯電ロール14のマイクロ硬度は45度〜60度が望ましい。マイクロ硬度が60度より硬くなると、清掃装置100を取り付けた場合でも、感光体12とのニップ部の安定性が確保されなくなり、画質濃度ムラが発生する。45度より柔らかくなると、清掃装置100が無くても感光体12とのニップ部の安定性が確保されるが、低硬度化にするためには、可塑剤添加量を増量する、或いはシリコーンゴムのような低硬度の材料を使用する必要があり、前者の場合には、可塑剤が滲み出して画質劣化等の問題が引き起され、後者の場合には、大幅なコストアップになってしまう。
また、画像形成装置10に用いられる現像剤には、外添剤として球形のシリカを含むことが望ましい。この理由として、シリカは屈折率が1.5前後であり、粒径を大きくしても光散乱による透明度の低下、特にOHP表面への画像作製時のPE値(光透過性の指標)等に影響を及ぼさないことが挙げられる。
一方、一般的なフュームドシリカは比重2.2であり、粒径的にも最大50nmが製造上から限界となる場合がある。また、凝集体として粒径を上げることは可能であるが、均一分散が困難となる場合があり、安定してシール効果を発揮できない場合がある。
クリーニング性向上のために含有される外添剤の材料として好適なシリカ、特に比重1.3〜1.9で球形単分散のシリカは、湿式法であるゾルゲル法により得ることが可能である。ゾルゲル法は湿式法で、かつ焼成すること無しに製造する方法であるため、蒸気相酸化法等の他の方法に比べ、比重を低く制御することが可能となっている。
また、疎水化処理工程での疎水化処理剤種、或いは処理量を制御することにより、更に比重を調整することが可能となっている。シリカの粒径は、ゾルゲル法の加水分解、縮重合工程のアルコキシシラン、アンモニア、アルコール、水の質量比、反応温度、撹拌速度、供給速度により自由に制御可能である。単分散で球形形状のシリカとすることもゾルゲル法にて可能となる。
具体的なシリカの製造方法は、次の通りである。まず、水及びアルコールの混合溶液に、アンモニア水を触媒とし、温度をかけながら、テトラメトキシシラン等のシラン化合物を滴下して撹拌を行う。次に、生成したシリカゾル懸濁液の遠心分離を行い、湿潤シリカゲルとアルコール、アンモニア水とに分離する。
そして、湿潤シリカゲルに溶剤を加え、再度シリカゾルの状態にし、疎水化処理剤を加え、シリカ表面の疎水化を行う。疎水化処理としては、一般的なシラン化合物を用いることが可能である。次に、この疎水化処理シリカゾルから溶媒を除去、乾燥、シーブすることにより、目的のシリカが得られる。また、このように得られたシリカに対し、再度ゾルゲル法による処理を行っても構わない。
また、画像形成装置10に用いられる現像剤のトナーとしては、重合法により作製される重合トナーを用いることが望ましい。トナー形状が不定形であることにより、流動性助剤の添加によっても流動性が充分でないことがあり、使用中の機械的せん断力によるトナー表面の微粒子のトナー凹部への移動により、経時的に流動性が低下したり、流動性助剤のトナー内部への埋没が起こることで、現像性、転写性、クリーニング性が悪化する。
また、クリーニングにより回収されたトナーを再び現像装置24に戻して使用すると、更に画質の低下を生じ易い。これらを防ぐために、更に流動性助剤を増加すると、感光体12上への汚染、フィルミング、傷などを発生させてしまう。このため、意図的にトナー形状及び表面構造の制御を可能とする手段として、乳化重合凝集法によるトナーの製造方法が提案されている。
これらは一般に、乳化重合等の重合法により樹脂微粒子の分散液を作製し、他方、溶媒に着色剤を分散させた着色剤粒子分散液を作製し、これらを混合した後、加熱及び/又はpH制御、凝集剤添加などにより、上記の樹脂微粒子と着色剤とを所望の粒子径になるまで凝集させ、その後、凝集粒子を所望の粒子径で安定させ、次いで、樹脂微粒子のガラス転移点以上の温度に過熱して融合させてトナーを作製するものである。
画像形成装置10に用いられる現像剤には、外添剤としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が含有されていることが望ましく、配合量は0.1重量%〜1.0重量%であることが特に望ましい。PTFEは、感光体12の磨耗を抑制することができ、画像形成装置10の長寿命化を図る上で有用である。
乳化重合凝集法で得たトナー粒子は、その粒度分布特性において、従来の懸濁重合法等に代表される他の重合法で得たトナー粒子と比較して極めて優れた特性(特に粒度分布がシャープであり、分級操作を必要としない)を示し、これをトナーとして用いれば、高品質の画質を長期に亘って得ることが可能である。
また、乳化重合凝集法によるトナーの作製方法は、凝集粒子を樹脂微粒子のガラス転移点(Tg)以上に加熱して融合させることから、その加熱の仕方やpHの制御により、不定形の形状から球形の粒子状態のトナーまで、様々な形状のトナーを作製することが可能であるため、使用される電子写真システムにおいて、所謂ポテト形状から球形までの範囲で形状の選択が可能である。
以上のような構成の清掃装置100において、次に、その作用について説明する。記録用紙Pに転写されずに感光体12の外周面に残留した現像剤等の異物は、清掃ブレード26によって感光体12から除去される。しかしながら、現像剤の成分中で粒子径が比較的小さい外添剤等の異物は、清掃ブレード26をすり抜ける。
ここで、帯電ロール14は、シャフト14Aの両端部に荷重が掛けられて、感光体12側へ押し付けられており、弾性層14Bの周面に沿って弾性変形することで、感光体12との間でニップ部が形成されている。しかも、螺旋状クリーニング部材102により、帯電ロール14の軸方向の撓みが抑えられ、その軸方向におけるニップ部の均一性が確保されている。したがって、清掃ブレード26をすり抜けた外添剤等の異物は、帯電ロール14の外周面に付着する。
帯電ロール14の外周面に付着した外添剤等の異物は、帯電ロール14に接触して従動回転する螺旋状クリーニング部材102の弾性体シート106(弾性層107)における外周面(巻き始め端部107B及び押さえ部108(巻き終わり端部107C)を含む)が、帯電ロール14の外周面に接触し、その外周面を払拭することで除去される。
すなわち、弾性体シート106の弾性層107の幅方向における断面形状は、その幅方向両端部が上方へ向かって凸状に隆起する形状(突出部107D)とされている。そして、シャフト104に巻き付けられたときの弾性層107の幅方向両端部の肉厚をTa、幅方向中央部の肉厚をTbとしたとき、次の(1)で示す条件式、望ましくは、次の(2)で示す条件式、更に望ましくは、次の(3)で示す条件式を満たすようになっている。なお、このときのシャフト104の外径はφ4mmである。
(1)1.00<Ta/Tb<1.75
0.5mm<Ta<4.0mm かつ 0.5mm<Tb<4.0mm
(2)1.02<Ta/Tb<1.50
1.0mm<Ta<3.0mm かつ 1.0mm<Tb<3.0mm
(3)1.03<Ta/Tb<1.35
1.5mm<Ta<2.5mm かつ 1.5mm<Tb<2.5mm
したがって、帯電ロール14の外周面に対する弾性層107の接触圧不足が発生せず、接触圧不足によるクリーニング不良が抑制又は防止される。つまり、これにより、螺旋状クリーニング部材102が、図11で示す矢印J方向に回転する帯電ロール14に対して安定して矢印F方向に従動回転し、その帯電ロール14の外周面に付着した異物が、弾性層107の幅方向両端部(突出部107D)及び幅方向中央部を含む外周面によって掻き取られる。
よって、上記構成とされていない弾性層を備えた螺旋状クリーニング部材(図示省略)に比べて、帯電ロール14のクリーニング性が向上される。そして、これにより、長期に亘って、帯電ロール14のクリーニング性を維持することが可能となり、画質欠陥の発生し難い画像形成装置10を得ることが可能となる。
ところで、図12で示す比較例に係る螺旋状クリーニング部材202では、弾性体シート206(弾性層207)の一端部である巻き始め端部207Bと、他端部である巻き終わり端部207Cとが、シャフト204の周方向(回転方向)において、互いに反対方向を向く(互いに反対方向に延在する)ようになっている。
したがって、その螺旋状クリーニング部材202を清掃装置100に組み込んで回転させると、その回転方向、例えば矢印F方向と同じ方向(回転方向下流側)を向いている巻き終わり端部207Cには、帯電ロール14との接触によって受ける摩擦力により、シャフト204の外周面から捲れ上がる方向に力が加えられる。そのため、その巻き終わり端部207Cは、シャフト204の外周面から剥がれるおそれがある。
しかしながら、図4で示す螺旋状クリーニング部材102では、弾性体シート106(弾性層107)の巻き終わり端部107Cに上から重ねられて、その巻き終わり端部107Cを押さえる押さえ部108の先端部108Aと、弾性体シート106(弾性層107)の巻き始め端部107Bとが、シャフト104の周方向(回転方向)において、共に同じ方向を向く(共に同じ方向に延在する)ようになっている。
したがって、この第1実施形態では、その方向と逆方向(矢印F方向であり、後述する順方向)に螺旋状クリーニング部材102を回転させるように、その螺旋状クリーニング部材102を清掃装置100に組み付けて帯電ロール14と接触させる構成としている。
これにより、弾性体シート106(弾性層107)の巻き始め端部107Bはもちろん、巻き終わり端部107Cにも、押さえ部108の先端部108Aを介して、シャフト104の外周面からの捲れを押さえ付ける方向に力を加えさせることができる。よって、その両端部107B、107Cが、シャフト104の外周面から剥がれる(捲れる)ことが抑制又は防止される。
<第2実施形態>
弾性体シート106(弾性層107)の形状としては、図4、図5で示した第1実施形態の二股形状に限定されるものではなく、図6、図7で示す第2実施形態のように、弾性層107の本体部107Aから、全体で略「く」の字形状となるように一体に延設され(後述する角度(鈍角)βに屈曲形成され)、本体部107Aの一部(以下「押さえ部109」という)が上から(外周側から)重ねられることで、その押さえ部109に押さえられる巻き始め端部107Eを有する形状にしてもよい。
すなわち、この弾性体シート106(弾性層107)は、シャフト104に巻き付けるときに、その巻き始め端部107Eを、螺旋角度θで巻き付ける本体部107Aの巻き付け方向とは、軸方向で一旦反対の方向へ巻き付かせられるように、略「く」の字形状に形成されている。そして、略「く」の字形状を構成する角部107Fよりも後に巻き付ける本体部107Aが、螺旋角度θで巻き付けられるのに伴い、その一部である押さえ部109が、巻き始め端部107Eに上から重ねられて固定されるようになっている。
つまり、この巻き始め端部107Eは、螺旋角度θでシャフト104に巻き付けられる本体部107Aと交差(略直交)する角度でシャフト104に巻き付けられるようになっており、その幅D2、長さL2及び本体部107Aに対する角度(鈍角)βは、本体部107Aが螺旋角度θでシャフト104に巻き付け始められたときに、その本体部107Aの一部である押さえ部109が上から重ねられる幅、長さ及び角度とされている。
そして、この巻き始め端部107Eは、弾性体シート106(弾性層107)の本体部107Aの一部である押さえ部109によって上から隠されることにより、螺旋状クリーニング部材102において、被清掃体を清掃する弾性層107として、シャフト104の外周面から突出しないようになっており、被清掃体の一例である帯電ロール14に接触しないようになっている。
つまり、この巻き始め端部107Eは、本体部107Aの巻き始め側の一部である押さえ部109によって押し潰された状態となっている。したがって、螺旋状クリーニング部材102の回転方向に関係なく、弾性体シート106(弾性層107)の巻き始め端部107Eが、シャフト104の外周面から剥がれる(捲れる)ことはない。
よって、この第2実施形態の場合には、弾性体シート106(弾性層107)の巻き終わり端部107Cが向く(延在する)方向と逆方向(矢印F方向であり、後述する順方向)に螺旋状クリーニング部材102を回転させるように、その螺旋状クリーニング部材102を清掃装置100に組み付けて帯電ロール14と接触させる構成とすればよい。
これによれば、弾性層107の巻き終わり端部107Cに、シャフト104の外周面からの捲れを押さえ付ける方向に力を加えさせることができるため、その巻き終わり端部107Cが、シャフト104の外周面から剥がれる(捲れる)ことが抑制又は防止される。なお、本体部107Aの巻き始め側の一部である押さえ部109においても、当然ながら、上記条件式(1)、(2)、又は(3)は満たされるようになっている。
<第3実施形態>
弾性体シート106(弾性層107)の形状としては、図4、図5で示した第1実施形態の二股形状、及び図6、図7で示した第2実施形態の略「く」の字形状に限定されるものではなく、その二股形状部分及び略「く」の字形状部分を併せ持つ、図8、図9で示す第3実施形態の形状にしてもよい。
これによれば、弾性体シート106(弾性層107)の巻き始め端部107Eは押さえ部109を介して、巻き終わり端部107Cは押さえ部108の先端部108Aを介して、それぞれシャフト104の外周面からの捲れを押さえ付ける方向に力を加えさせることができる。
したがって、その両端部107E、107Cが、シャフト104の外周面から剥がれる(捲れる)ことが抑制又は防止される。なお、本体部107Aの巻き始め側の一部である押さえ部109、及び押さえ部108の先端部108Aにおいても、当然ながら、上記条件式(1)、(2)、又は(3)は満たされるようになっている。
また、図4で示した第1実施形態、図6で示した第2実施形態、及び図8で示した第3実施形態の螺旋状クリーニング部材102は、シャフト104の外周面に短冊状の弾性体シート106(弾性層107)を螺旋状に巻き付けて製造するものであるため、金型成型や円筒状ロールからの切り出しによって、弾性層の両端部の捲れ(剥がれ)を防止するように構成されたクリーニング部材に比べて、製造がし易く、かつ製造コストを低減できる利点がある。
以下に、螺旋状クリーニング部材102の具体的な実施例及び比較例と、帯電ロール14の具体的な実施例を示す。なお、本実施形態に係る螺旋状クリーニング部材102は、これら各実施例によって限定されるものではない。また、帯電ロール14は、各実施例及び比較例において同じ物を使用した。よって、帯電ロール14の具体例は実施例1においてのみ示す。
<実施例1>
[帯電ロール]
(弾性層の形成)
下記、混合物をオープンロールで混練し、SUS416からなる直径6mmの導電性のシャフト14Aの表面に、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、研磨して円筒状の導電性の弾性層14Bを得た。
・ゴム材(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)・・・・・・・・・・・・100質量部
・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
(表面層の形成)
下記、混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液をメタノールで希釈し、上記した導電性の弾性層14Bの表面に浸漬塗布した後、140℃で15分間加熱乾燥し、厚さ4mmの表面層を形成し、帯電ロール14を得た。
・高分子材料(共重合ナイロン)(アラミンCM8000:東レ社製)・・100質量部
・導電剤(アンチモンドープ酸化スズ)(SN−100P:石原産業社製)・30質量部
・溶剤(メタノール)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・500質量部
・溶剤(ブタノール)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・240質量部
[螺旋状クリーニング部材]
厚さ3.5mmの発泡ウレタン(EP−70;株式会社イノアックコーポレーション社製)シートの片面に、厚み0.2mmの両面テープを貼り付け、本体部107Aが幅6mm、長さ243mmで、押さえ部108が幅6mm、長さ12mmとなる二股形状の弾性体シート106(図5参照)を、打ち抜き型による打ち抜きで切り出した。
次に、両面テープが付いた面を上方にして弾性体シート106を配置し、この状態で巻き始め側(二股形状とされていない側)の両面テープの剥離紙を剥がし、その剥離紙が剥がされた両面テープ上に金属シャフト104(外径φ4mm、全長230mm、弾性層107の有効長は220mm)の一端部を、螺旋角度θが25°となるように載せた。
そして、両面テープの剥離紙を剥がしながら、シャフト104を回転させ、シャフト104の外周面に弾性体シート106(弾性層107の本体部107A)を、その全長が0〜5%程度伸びるように張力を付与しつつ、螺旋状に巻き付け、最後に、押さえ部108の先端部108Aを、弾性層107の巻き終わり端部107Cに上から押さえ付けるように接着しつつ、シャフト104の外周面にも接着した。
こうして、押さえ部108の先端部108Aが、弾性層107の巻き始め端部107Bと同じ方向を向いた螺旋状クリーニング部材102を作製した。そして、この螺旋状クリーニング部材102の回転方向が弾性層107の巻き始め端部107B及び押さえ部108の先端部108Aに対して順方向(捲れない方向であり、巻き始め端部107Bと押さえ部108の先端部108Aが向く方向とは逆方向)になるように、その螺旋状クリーニング部材102を清掃装置100にセットした。
<実施例2>
[螺旋状クリーニング部材]
厚さ3.5mmの発泡ウレタン(EP−70;株式会社イノアックコーポレーション社製)シートの片面に、厚み0.2mmの両面テープを貼り付け、本体部107Aが幅6mm、長さ243mmで、巻き始め端部107Eが幅6mm、長さ12mmとなる略「く」の字形状の弾性体シート106(図7参照)を、打ち抜き型による打ち抜きで切り出した。
次に、両面テープが付いた面を上方にして弾性体シート106を配置し、この状態で巻き始め端部107Eにおける両面テープの剥離紙を剥がし、その剥離紙が剥がされた両面テープ上に金属シャフト104(外径φ4mm、全長230mm、弾性層107の有効長は220mm)の一端部を、巻き始め端部107Eを除いた本体部107Aにおける螺旋角度θが25°となるように載せた。
そして、両面テープの剥離紙を剥がしながら、シャフト104を回転させ、シャフト104の外周面に、まず巻き始め端部107Eを巻き付けた。巻き始め端部107Eの巻き付け終了後、シャフト104の外周面に弾性体シート106(弾性層107の本体部107A)を、その全長が0〜5%程度伸びるように張力を付与しつつ、螺旋状に巻き付けるとともに、その巻き始め端部107Eを上から押さえ付けるようにして本体部107Aの一部である押さえ部109を、その巻き始め端部107E上に接着した。
こうして、巻き始め端部107Eを本体部107Aの押さえ部109で隠すことにより、その巻き始め端部107Eが突出しない(帯電ロール14に接触しない)ようにされた螺旋状クリーニング部材102を作製した。そして、この螺旋状クリーニング部材102の回転方向が弾性層107の巻き終わり端部107Cに対して順方向(捲れない方向であり、巻き終わり端部107Cが向く方向とは逆方向)になるように、その螺旋状クリーニング部材102を清掃装置100にセットした。
<実施例3>
[螺旋状クリーニング部材]
厚さ3.5mmの発泡ウレタン(EP−70;株式会社イノアックコーポレーション社製)シートの片面に、厚み0.2mmの両面テープを貼り付け、本体部107Aが幅6mm、長さ243mmで、巻き始め端部107Eが幅6mm、長さ12mmとなる略「く」の字形状であり、押さえ部108が幅6mm、長さ12mmとなる二股形状の弾性体シート106(図9参照)を、打ち抜き型による打ち抜きで切り出した。
次に、両面テープが付いた面を上方にして弾性体シート106を配置し、この状態で巻き始め端部107Eにおける両面テープの剥離紙を剥がし、その剥離紙が剥がされた両面テープ上に金属シャフト104(外径φ4mm、全長230mm、弾性層107の有効長は220mm)の一端部を、巻き始め端部107Eを除いた本体部107Aにおける螺旋角度θが25°となるように載せた。
そして、両面テープの剥離紙を剥がしながら、シャフト104を回転させ、シャフト104の外周面に、まず巻き始め端部107Eを巻き付けた。巻き始め端部107Eの巻き付け終了後、シャフト104の外周面に弾性体シート106(弾性層107の本体部107A)を、その全長が0〜5%程度伸びるように張力を付与しつつ、螺旋状に巻き付けるとともに、その巻き始め端部107Eを上から押さえ付けるようにして本体部107Aの一部である押さえ部109を、その巻き始め端部107E上に接着した。そして、最後に、押さえ部108の先端部108Aを、弾性層107の巻き終わり端部107Cに上から押さえ付けるように接着しつつ、シャフト104の外周面にも接着した。
こうして、巻き始め端部107Eを本体部107Aの押さえ部109で隠すことにより、その巻き始め端部107Eが突出しない(帯電ロール14に接触しない)ようにされ、押さえ部108の先端部108Aが、弾性層107の巻き始め端部107Bと同じ方向を向いた螺旋状クリーニング部材102を作製した。そして、この螺旋状クリーニング部材102の回転方向が弾性層107の押さえ部108の先端部108Aに対して順方向(捲れない方向であり、押さえ部108の先端部108Aが向く方向とは逆方向)になるように、その螺旋状クリーニング部材102を清掃装置100にセットした。
<比較例1>
厚さ3.5mmの発泡ウレタン(EP−70;株式会社イノアックコーポレーション社製)シートの片面に両面テープを貼り付け、幅6mm、長さ243mmの短冊シートとなるように切り出し、弾性体シート206(図12(B)参照)を作製した。この弾性体シート206を金属シャフト204(外径φ4mm、全長230mm)へ螺旋角度θが25°となるように巻き付けて、比較例に係る螺旋状クリーニング部材202(図12(A)参照)を作製した。
そして、この螺旋状クリーニング部材202の回転方向が、弾性層207の巻き始め端部207Bに対しては順方向(捲れない方向)になり、巻き終わり端部207Cに対しては逆方向(捲れる方向)になるように、その螺旋状クリーニング部材202を清掃装置100にセットした。
<比較例2>
実施例1で作製した螺旋状クリーニング部材102を、その螺旋状クリーニング部材102の回転方向が、弾性層107の巻き始め端部107B及び押さえ部108の先端部108Aに対して逆方向(捲れる方向)になるように、清掃装置100にセットした。
<比較例3>
実施例2で作製した螺旋状クリーニング部材102を、その螺旋状クリーニング部材102の回転方向が、弾性層107の巻き終わり端部107Cに対して逆方向(捲れる方向)になるように、清掃装置100にセットした。
<評価>
フルカラー複写機であるDOCUPRINT C2110:富士ゼロックス社製に、帯電ロール14と、実施例1〜3で作製した螺旋状クリーニング部材102又は比較例1で作製した螺旋状クリーニング部材202を装着した。そして、A4用紙で100,000枚の印字テストを行った。終了後に各螺旋状クリーニング部材102、202の各弾性体シート106、206における剥がれの有無を目視により判定した。
<評価結果>
表1に実施例1〜3で作製した螺旋状クリーニング部材102及び比較例1で作製した螺旋状クリーニング部材202を用いた結果を示す。この表1から、実施例1〜3における螺旋状クリーニング部材102では剥がれが発生せず、比較例1〜3における螺旋状クリーニング部材102、202よりも剥離耐性が優れていることが判明した。
なお、表1において、弾性層107、207の巻き始め端部107B、207B又は巻き終わり端部107C、207Cが向く(延在する)方向と逆方向の回転方向が「順方向」であり、巻き始め端部107B、207B又は巻き終わり端部107C、207Cが向く(延在する)方向と同方向の回転方向が「逆方向」である。
また、実施例2、3及び比較例3における巻き始め端部107Eは、回転方向によらず、剥離することがない。そのため、実施例2、3及び比較例3では、巻き終わり端部107C(押さえ部108の先端部108A)に対する回転方向の違いで、剥離有無の評価をしている。
以上、本実施形態に係る螺旋状クリーニング部材102について、図面及び各実施例を基に説明したが、本実施形態に係る螺旋状クリーニング部材102は、図示のものや各実施例のものに限定されるものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。
例えば、本実施形態では、螺旋状クリーニング部材102を帯電ロール14へ常時接触させ、帯電ロール14に従動回転させる態様について説明したが、螺旋状クリーニング部材102は、帯電ロール14のクリーニング時のみ、帯電ロール14に接触させて従動回転させる態様にしてもよい。また、螺旋状クリーニング部材102を回転駆動させ、帯電ロール14に対して周速差を付与する構成にしても構わない。
また、本実施形態に係る画像形成装置10では、感光体12、帯電装置50(帯電ロール14と清掃装置100とのユニット)、現像装置24、清掃ブレード26を備えたプロセスカートリッジ18として説明したが、これに限らず、帯電装置50を備え、その他、必要に応じて、感光体12、露光装置16、転写装置22、現像装置24、清掃ブレード26から選択されるものを備えたプロセスカートリッジ18としてもよい。なお、これら装置や部材をカートリッジ化せず、画像形成装置10に直接配置した形態であってもよい。
また、本実施形態に係る画像形成装置10では、被清掃体として帯電ロール14を採用した態様を説明したが、これに限らず、被清掃体としては、感光体12、転写装置22等が挙げられる。そして、これら被清掃体と、これに接触して配置される清掃装置100とのユニットを、画像形成装置10に直接配置してもよいし、プロセスカートリッジ18のようにカートリッジ化して画像形成装置10に配置してもよい。また、本実施形態に係る画像形成装置10は、上記構成に限られず、例えば中間転写方式の画像形成装置であってもよい。