JP5184236B2

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

Info

Publication number: JP5184236B2
Application number: JP2008183954A
Authority: JP
Inventors: 憲賢品田; 秀樹鈴木
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2028-07-15
Also published as: JP2010025991A

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。

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、ＪＩＳＣ２３１８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、ＪＩＳＣ２３１８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、ＪＩＳＫ７１２８−３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_１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_２も付着している。このような不要なトナーＴ_１，Ｔ_２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_１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_２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_１，Ｔ_２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_１，Ｔ_２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_１，Ｔ_２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）

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］
ＪＩＳＣ２３１８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］
ＪＩＳＫ７１２８−３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_１，Ｔ_２トナー

Claims

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。
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。