JP5184236B2 - 帯電性成形体および画像形成装置用クリーニングユニット - Google Patents

帯電性成形体および画像形成装置用クリーニングユニット Download PDF

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Description

本発明は、他の部材を擦り合わせた際に負に帯電する帯電性成形体に関する。さらには、画像形成装置に具備される帯電ローラや転写ベルト等の部材を清掃するクリーニングユニットに関する。
一般に、複写機やプリンタ等の画像形成装置は、感光ドラムと、感光ドラムの表面を帯電させる帯電部材と、帯電させた感光ドラムを感光させて静電潜像を形成する感光部材と、感光ドラムの静電潜像にトナーを付着させる現像部材と、感光ドラムに紙等の転写材を搬送する搬送用ベルトと、搬送用ベルトにより供給した転写材に感光ドラム上のトナーを転写させ、定着させる定着部材とを具備している。
特許文献1には、帯電部材として帯電ローラが用いられ、その帯電ローラには帯電ローラの周面に接触して清掃するクリーニング部材が設けられることが記載されている。
通常、転写材にトナーを転写させた後の感光ドラムの表面には正規極性の残存トナーの他に、正規極性とは反対極性の残存トナーが付着している。その感光ドラムに付着した反対極性の残存トナーの一部は、正規極性の電圧が印加された帯電ローラに移行して付着することがあり、使用回数が多くなる程、帯電ローラの表面への反対極性の残存トナーの付着量が多くなる。しかし、特許文献1に記載されているように、帯電ローラにクリーニング部材が接触していると、摩擦帯電し、その帯電したクリーニング部材から、帯電ローラに付着した反対極性のトナーに電荷を付与する。これにより、帯電ローラの周面に付着したトナーを正規の極性に変化させて、感光ドラムに戻せるようになっている。
また、特許文献2には、画像形成装置が、感光ドラムに形成されたトナーの画像を転写させて転写材に向けて搬送するポリイミド製の転写ベルトと、転写材にトナーの画像を転写させた後の、不要なトナーが付着した転写ベルトの表面を清掃するための転写ベルト用クリーニング装置とを具備することが記載されている。特許文献2に記載の転写ベルト用クリーニング装置では、転写材に転写されずに残った不要なトナーを掻き取るクリーニングブレードと、クリーニングブレードによって掻き落とされたトナーを回収する容器と、クリーニングブレードの近傍に配置された正に帯電する第1のフィルムシールおよび負に帯電する第2のフィルムシールとを備えている。このようなクリーニング装置では、クリーニングブレードを転写ベルトに接触させて転写ベルトの表面に残存したトナーを掻き落とすと共に、転写ベルトに静電力によって引き寄せられるトナーを第1のフィルムシールまたは第2のフィルムシールに付着させて捕捉するようになっている。
特開2003−270908号公報 特開2007−108494号公報
特許文献1には、クリーニング部材としてポリイミドフィルムを用いることが記載されているが、ポリイミドフィルムは高価である
また、特許文献2には、第2のフィルムシールとしてポリウレタン製のものを使用することが記載されているが、ポリウレタン製のフィルムシールは、転写ベルトとの摩擦による帯電性および機械的強度に優れているとはいえなかった。そのため、クリーニングユニットのトナー除去性、耐久性が不充分であった。
本発明は、負に帯電する摩擦帯電性および機械的強度に優れ、しかも安価である帯電性成形体を提供することを目的とする。また、トナー除去性および耐久性に優れ、しかも安価である画像形成装置用クリーニングユニットを提供することを目的とする。
本発明の帯電性成形体は、アリールポリフェニルスルホンとフッ素樹脂とを含む帯電性樹脂組成物からなり、該帯電性樹脂組成物におけるフッ素樹脂の含有量がアリールポリフェニルスルホン100質量部に対して1〜70質量部であることを特徴とする。
本発明の画像形成装置用クリーニングユニットは、不要なトナーが付着した部材を清掃するクリーニング部材を備える画像形成装置用クリーニングユニットであって、クリーニング部材が、上記帯電性成形体であることを特徴とする。
本発明の帯電性成形体は、負に帯電する摩擦帯電性および機械的強度に優れ、しかも安価である。
本発明の画像形成装置用クリーニングユニットは、トナー除去性および耐久性に優れ、しかも安価である。
(帯電性成形体)
本発明の帯電性成形体は、アリールポリフェニルスルホンとフッ素樹脂とを必須成分として含み、充填材を任意成分として含む帯電性樹脂組成物からなっている。また、帯電性樹脂組成物には、着色剤や増量剤等が含まれていてもよい。
アリールポリフェニルスルホンは、下記式(1)で示す繰り返し単位を有する高分子である。
Figure 0005184236
アリールポリフェニルスルホンの繰り返し単位数(式(1)におけるn)は、2以上の整数であり、20〜100が好ましい。繰り返し単位数が20以上であれば、機械的強度がより高くなり、100以下であれば帯電性成形体を得る際の成形性が向上する。
フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルコキシエチレン三元共重合体(EPE)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、トリフルオロクロロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメトキシエチレン共重合体(MFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン三元共重合体(THV)、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体などが挙げられる。これらフッ素樹脂は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
フッ素樹脂の含有量はアリールポリフェニルスルホン100質量部に対して1〜70質量部であり、2〜60質量部であることが好ましく、3〜50質量部であることがより好ましい。フッ素樹脂の含有量が1質量部未満であると、帯電性成形体を他の部材に擦り合わせた際に負に帯電しにくく、70質量部を超えると、帯電性成形体の機械的強度が低くなることがある。
帯電性樹脂組成物が充填材を含有すると、帯電性成形体の性能を向上させることができる。例えば、機械的強度を向上させる充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、ガラスビーズ、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー等が挙げられる。
また、摺動性を向上させる充填材として、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、雲母、芳香族ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ化カルシウム、フッ化黒鉛、ガラスフレーク、カーボンブラック、グラファイト、青銅等が挙げられる。
また、熱伝導性を向上させる充填材として、酸化ベリリウム、窒化アルミニウム、アルミナ、マグネシア、チタニア等が挙げられる。
また、吸着性を付与させる充填材として、シリカゲル、ゼオライト、タルク、ベントナイト、チタン酸カリウム等が挙げられる。
また、その他の機能性を付与させる充填材として、炭酸カルシウム、チタン酸バリウム、カオリン、クレー等が挙げられる。
充填剤の含有量はアリールポリフェニルスルホン100質量部に対して1〜50質量部であることが好ましく、2〜40質量部であることがより好ましい。充填剤の含有量が1質量部以上であれば、充填剤の添加効果を充分に発揮でき、50質量部以下であれば成形性が良好であり、充分な負帯電性を確保できる。
帯電性成形体の形状としては、例えば、フィルム状、三次元立体形状(例えば、板状、角柱状、円柱状等)などが挙げられるが、帯電性成形体をクリーニングユニットのクリーニング部材として用いる場合には、フィルム状が好ましい。
フィルム状帯電性成形体の厚さは10〜500μmであることが好ましい。フィルム状帯電性成形体の厚さが10μm以上であれば、機械的強度がより高くなり、500μm以下であれば、充分な可とう性を確保できる。
また、フィルム状帯電性成形体は単層体であってもよいし、積層体であってもよい。
帯電性成形体を得るための成形方法としては、例えば、押出成形法、圧縮成形法、カレンダー成形法、インフレーション成形法などを採用することができる。
帯電性成形体がフィルム状である場合には、成形方法として、押出成形法、カレンダー成形法、インフレーション成形法などを適用することができる。さらに、押出成形法としては、例えば、単層Tダイ成形法、フィールドブロックやマルチマニホールドダイを用いた多層共押出成形法などを適用できる。
本発明者らが調べた結果、上記帯電性成形体におけるアリールポリフェニルスルホンは摩擦によって負に帯電し、しかも帯電列がマイナス側にあるフッ素樹脂を併用することにより、充分な帯電圧が得られることが判明した。具体的に、その帯電圧は−0.3kV以下、特に−0.5kV以下になることが判明した。
また、帯電性成形体は、JIS C2318に準拠して測定した引張強度が30MPa以上、特に40MPa以上になり、JIS C2318に準拠して測定した引張伸び率が8%以上、特に10%以上になり、JIS K7128−3に準拠して測定した引裂強度が50N/mm以上、特に80N/mm以上になることが判明した。
しかも、上記帯電性成形体は、ポリイミド製ではないから、安価である。
(画像形成装置用クリーニングユニット)
本発明の画像形成装置用クリーニングユニット(以下、クリーニングユニットと略す。)の第1の実施形態例について説明する。
図1に、本実施形態例のクリーニングユニットを示す。このクリーニングユニット10は、画像形成装置の帯電部材である帯電ローラRの周面に接触するクリーニング部材11と、クリーニング部材11を固定する固定部材12とを具備する。クリーニング部材11としては、フィルム状の本発明の帯電性成形体が用いられている。また、帯電ローラRの周面は感光ドラムDの周面に接触している。
上記クリーニングユニット10では、固定部材12により固定されたクリーニング部材11が帯電ローラRに接触して擦られるため、負に帯電するようになっている。そして、その帯電により生成した電荷が、帯電ローラRの周面に付着した不要な反対極性のトナーTに移行することにより、トナーTは電荷が正規極性になるため、トナーTは帯電ローラRから脱離して感光ドラムDに戻るようになる。これにより、帯電ローラRの周面からトナーTを除去できるようになっている。
本発明のクリーニングユニットの第2の実施形態例について説明する。
図2に、本実施形態例のクリーニングユニットを示す。このクリーニングユニット20は、画像形成装置の感光ドラムに形成されたトナーの画像を転写させて転写材に向けて搬送する転写ベルトBの表面を清掃するものであって、正に帯電する第1のクリーニング部材21と、負に帯電する第2のクリーニング部材22と、転写ベルトBの表面に付着したトナーTを掻き落とすクリーニングブレード23と、転写ベルトBから除去したトナーTを収容する容器24とを備える。
第1のクリーニング部材21および第2のクリーニング部材22は、クリーニングブレード23の近傍に配置されている。また、第1のクリーニング部材21は容器24に転写ベルトB側に突出するように取り付けられ、第2のクリーニング部材22は第1のクリーニング部材21に転写ベルトB側に突出するように取り付けられている。
第1のクリーニング部材21としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート製フィルムが用いられ、第2のクリーニング部材22としては、フィルム状の本発明の帯電性成形体が用いられている。
転写ベルトBの表面に残存したトナーには正規極性(通常は負)に帯電したトナーTだけでなく、転写材にトナーの画像を転写する際に印加する電界の影響を受けて、反対極性(通常は正)に帯電したトナーTも付着している。このような不要なトナーT,Tはクリーニングブレード23によって掻き落とされ、その殆どは容器24の底部に落下するが、一部は静電力によって転写ベルトBに引き寄せられる。
しかし、上記クリーニングユニット20では、第1のクリーニング部材21が正に帯電し、第2のクリーニング部材22が負に帯電している。そのため、クリーニングブレード23によって掻き落とされた後に転写ベルトBに引き寄せられる正規極性に帯電したトナーTは第1のクリーニング部材21に静電的に付着して捕捉され、正規極性とは反対極性に帯電したトナーTは第2のクリーニング部材22に静電的に付着して捕捉される。そして、第1のクリーニング部材21および第2のクリーニング部材22へのトナーT,Tの付着量が多くなると、重力によって容器24の底部に落下する。
このように転写ベルトBの表面のトナーT,Tを除去するクリーニングユニット20では、転写ベルトBから掻き落としたトナーT,Tの転写ベルトBへの再付着を防止しているため、転写ベルトBの表面から確実に清掃できる。
上記実施形態例のクリーニングユニット10,20では、クリーニング部材11として、摩擦帯電性および機械的強度に優れ、しかも安価である上記帯電性成形体を用いているため、トナー除去性および耐久性に優れ、しかも安価である。
アリールポリフェニルスルホンとフッ素樹脂とを表1に示す割合で混合して帯電性樹脂組成物を調製した。次いで、得られた帯電性樹脂組成物を、同方向二軸押出機を用い、300〜350℃の範囲で溶融混練し、得られた混練物をTダイから吐出した。これにより得られた溶融フィルムを、150〜200℃の冷却ロールに接触させて冷却して、フィルム状の帯電性成形体(厚さ50μm、幅500mm)を得た。
なお、使用した樹脂は、以下のものである。
アリールポリフェニルスルホン(表1では、「PPSU」と表記する。):商品名レーデルR−5000NT(ソルベイアドバンストポリマーズ社製)
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン三元共重合体(表1では、「THV」と表記する。):商品名THV610G(スリーエム社製)
ポリテトラフルオロエチレン(表1では、「PTFE」と表記する。):商品名TFマイクロパウダーTF9205(スリーエム社製)
Figure 0005184236
得られた帯電性成形体について、摩擦帯電性、引張強度および引張伸び率、引裂強度を、以下のように測定した。測定結果を表1に示す。
[摩擦帯電性]
得られたフィルム状の帯電性成形体と、厚み50μmのポリイミドフィルム(商品名カプトン200H、東レ・デュポン社製)とを、各々、200mm角に裁断し、それらを電圧印加式除電器に通して除電した。除電後の各フィルムについては、静電電位測定器(シムコジャパン社製静電気測定器FMX−003)、フィルムとプローブとの距離25mm)により帯電圧が0Vであることを確認した。
次いで、帯電性成形体とポリイミドフィルムとを重ね合わせ、擦り長さ50mmで5往復擦り合わせた後、各フィルムを互いに引き離して、各フィルムの摩擦面の帯電圧を、静電電位測定器により測定した。これを3回行い、平均値を摩擦帯電圧とした。
[引張強度および引張伸び率]
JIS C2318に準拠して、MD方向(成形時の流れ方向)およびTD方向(MD方向に対して垂直の方向)の引張強度および引張伸び率を測定した。試験片の形状は幅10mmの短冊状とし、標線間距離は50mm、引張速度は50mm/分とした。
[引裂強度]
JIS K7128−3に準拠して、MD方向およびTD方向の引裂強度を測定した。試験片の形状は直角型とし、引裂速度は50mm/分とした。
アリールポリフェニルスルホンとフッ素樹脂を含有し、フッ素樹脂の含有量が1〜70質量部である帯電性樹脂組成物から形成した実施例1〜4の帯電性成形体は、ポリイミドフィルムと擦り合わせることにより、充分な負帯電性が得られた。また、引張強度、引張伸び率および引裂強度が高かった。
これに対し、フッ素樹脂を含まない帯電性樹脂組成物から形成した比較例1の帯電性成形体は、負に帯電しなかった。
アリールポリフェニルスルホンとフッ素樹脂を含有していたが、フッ素樹脂の含有量70質量部を超える帯電性樹脂組成物から形成した比較例2の帯電性成形体は、引張強度、引張伸び率および引裂強度のいずれもが低かった。
本発明のクリーニングユニットの第1の実施形態例を示す模式図である。 本発明のクリーニングユニットの第2の実施形態例を示す模式図である。
符号の説明
10,20 クリーニングユニット
11 クリーニング部材
21 第1のクリーニング部材
22 第2のクリーニング部材
23 クリーニングブレード
24 容器
B 転写ベルト
D 感光ドラム
R 帯電ローラ
T,T,T トナー

Claims (2)

  1. アリールポリフェニルスルホンとフッ素樹脂とを含む帯電性樹脂組成物からなり、該帯電性樹脂組成物におけるフッ素樹脂の含有量がアリールポリフェニルスルホン100質量部に対して1〜70質量部であることを特徴とする帯電性成形体。
  2. 不要なトナーが付着した部材を清掃するクリーニング部材を備える画像形成装置用クリーニングユニットであって、
    クリーニング部材が、請求項1に記載の帯電性成形体であることを特徴とする画像形成装置用クリーニングユニット。
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