JP5447223B2 - 画像形成装置用の清掃部材、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
これに対し、帯電部材の表面に板状のブラシやスポンジを接触させ、帯電部材の表面汚れを掻き落とす清掃方式が提案されている。また、ロール状の清掃部材を帯電部材の表面に接触させる清掃方式も提案されている。これらの態様において、例えば帯電部材の表面粗さをトナー径に比して小さくする態様(例えば特許文献1または2参照)や、帯電部材の十点平均粗さを3μm以上40μm以下にする態様(例えば特許文献3参照)や、帯電部材の十点平均粗さを30μm以下にする態様(例えば特許文献4参照)が試されている。
請求項1に係る発明は、
軸体と、前記軸体の外周面に螺旋状に設けられた短冊状のシートと、前記軸体および前記短冊状のシートを接着する接着層と、を備え、
前記短冊状のシートの前記軸体に相対する面において、前記短冊状のシートの短手方向における端部のうち前記軸体の回転方向側の端部に、前記軸体と接着していない未接着領域を有する画像形成装置用の清掃部材である。
前記軸体を中心に回転しながら被清掃部材に接触して該被清掃部材の表面を清掃する際に、前記短冊状のシートの少なくとも一部が常に前記被清掃部材に接触するよう前記軸体の外周面に前記短冊状シートが設けられており、且つ前記短冊状のシートの短手方向における中心線と前記軸体軸方向とが交わる鋭角側の角度をθと、前記短冊状のシートの幅をWと、前記軸体の半径をrとした場合に、下記関係式(1)を満足する請求項1に記載の画像形成装置用の清掃部材である。
W≦π×r×cosθ (1)
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請求項1または請求項2に記載の画像形成装置用の清掃部材と、
を備える帯電装置である。
請求項3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である。
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる請求項3に記載の帯電装置と、
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装置と、
前記像保持体に形成された前記潜像をトナーによってトナー像に現像する現像装置と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置である。
本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材は、軸体と、前記軸体の外周面に螺旋状に設けられた短冊状のシートと、前記軸体および前記短冊状のシートを接着する接着層と、を備え、前記短冊状のシートの前記軸体に相対する面において、前記短冊状のシートの短手方向における端部のうち前記軸体の回転方向側の端部に、前記軸体と接着していない未接着領域を有することを特徴とする。
本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材(以下単に「清掃部材」と称する)100は、図1に示すごとく、軸体(シャフト)100Aと、該軸体100Aの外周面に螺旋状に設けられた短冊状のシート(以下単に「短冊シート」と称する)100Bと、を備えたロール状の部材である。短冊シート100Bは、軸体100Aの表面に螺旋状に巻かれた状態で配置され、短冊シート100Bは、例えば軸体100Aの一端から他端にかけて、軸体100Aの軸を螺旋軸とし、間隔を持って螺旋状に巻き回された状態で配置されている。
尚、短冊シート100Bの短手方向とは、長手方向と直行する方向を指し、つまり図2に示す「幅R1」の方向を表す。
図3(A)に表す清掃部材は、被清掃部材に接触して該被清掃部材表面を清掃する際には、矢印A方向(即ち図3(A)における手前方向)に回転する。本実施形態に係る清掃部材は、短冊シート100Bの軸体100Aに相対する面において、短冊シート100Bの短手方向における端部のうち前記回転方向側の端部(図3(A)の一部分を拡大して示す図3(B)においては、軸体100Aと短冊シート100Bが相対する面の右側端部)に、軸体100Aと接着していない未接着領域100Dを有する。
尚、回転方向側の端部とは、言い換えれば軸体100Aの軸を中心に回転する際に螺旋が進行していく側の端部を表す。
これに対し本実施形態に係る清掃部材100は、前述の通り回転方向側の前記端部に未接着領域100Dを有していることにより、エッジ部が未接着であるために短冊シート100Bのエッジ部の可動領域が広くなる。
エッジ部の可動領域をより良好に確保する観点から、回転方向側の前記端部における未接着領域100Dの幅(図3(B)に示す未接着領域幅)は、短冊シート100Bの軸体100Aに相対する面の全幅(図3(B)に示す接着領域幅と未接着領域幅との合計)に対して5%以上であることが好ましく、更には10%以上であることがより好ましく、15%以上であることが特に好ましい。
ここで、図2に示す短冊シート100Bの短手方向における中心部分を通る線Pと軸体100Aの軸方向の線Qとが交わる鋭角側の角度(本明細書においては「螺旋角度θ」と称す)は、45°以下であることが好ましく、更には40°以下であることがより好ましく、30°以下であることが特に好ましい。上記上限値以下であることにより、上記上限値を外れる場合と比べて、清掃部材100が被清掃部材の表面に接触した状態で軸体100Aを中心に回転した際に、回転方向側の端部と被清掃部材の表面との接触が、前記回転方向側の端部の面と被清掃部材の軸方向とがより平行に近い角度で行われる。そのため、未接着領域100Dを有する回転方向側の端部により良好に負荷が掛かり、可動領域がより良好に動き清掃性が向上する。
一方、上記螺旋角度θの下限値としては、清掃部材100が被清掃部材に接触して軸体100Aを中心に回転しながら該被清掃部材の表面を清掃する際に、短冊シート100Bの少なくとも一部が常に前記被清掃部材に接触する角度で、短冊シート100Bが巻かれていることが好ましい。短冊シート100Bの少なくとも一部が常に前記被清掃部材に接触しているため、良好な清掃が行われる。
W≦π×r×cosθ (1)
軸体100Aに用いる材質としては、金属(例えば、アルミ、ステンレス、真鍮等)、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、軸体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。
図1に示される短冊シート100Bは螺旋状に配置されており、その態様は具体的には、図2に示す螺旋角度θが前述の範囲、螺旋幅R1が3mm以上25mm以下であることがよい。また、螺旋ピッチR2は、例えば、3mm以上40mm以下であることがよい。
短冊シート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、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、塩素化ポリイソプレンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水素添加ポリブタジエンゴム、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。尚、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、ポリエー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、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(例えば1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン等)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。
また、短冊シート100Bの厚さ(軸体100Aに巻かれた状態での厚さ)は、0.5mm以上5mm以下が好ましく、1.5mm以上3mm以下がより好ましい。
図1に示される短冊シート100Bは、図3(B)に示す通り未接着領域以外の部分が接着層100Cによって接着されている。接着層100Cは基体100Aと短冊シート100Bとを接着する目的で設けられる層である。
次に、本実施形態に係る清掃部材100の製造方法について説明する。
まず、図3(B)に示す未接着領域100Dを形成する方法について説明する。具体的には、短冊シート100Bの軸体100Aに巻き付けられる側の面に対し、上記未接着領域100Dが形成されるよう、該面の幅よりも狭い領域に接着層100Cをあらかじめ形成し、その後該接着層100Cを備えた短冊シート100Bを軸体100Aに螺旋状に巻き付ける方法が挙げられる。
図4に示すごとく、短冊シート100Bの長手方向の一端を軸体100Aの軸方向端部に貼り付けて固定する。その後、図4に示すごとく短冊シート100Bの他端側を引張って張力をかけ弛みのない状態とし、軸体100Aを矢印A方向に回転させることによって、図5に示すごとく定められた間隔で短冊シート100Bを軸体100Aの外周面に巻き付けていく。張力をかけ緩みのない状態を維持しながら短冊シート100Bの他端側まで全て貼り付けることにより、図1に示す軸体100Aの外周面に短冊シート100Bが螺旋状に巻き付けられた清掃部材100が製造される。
ここで、画像形成装置において像保持体にロール状帯電部材が接触し且つ該帯電部材にロール状の清掃部材が接している態様では、前記帯電部材が像保持体に対し両端部において定荷重で取り付けられている状態であると、軸体の撓みにより帯電部材の中央部が浮きやすくなるが、上述の軸方向端部の螺旋角度θが浅く中央部が深い清掃部材を用いることにより、中央部で帯電部材を押す力が強くなるため、帯電部材の浮きが抑制され、その結果像保持体への帯電ムラが抑制される。
例えば、清掃部材100は、短冊シート100Bとなる材料(例えばポリウレタン発泡体などの発泡材等)を求められる形状に形成したものの中心部に挿通孔を穿設し、表面に接着層を形成した軸体100Aを前記挿通孔に挿通して固定し、前記短冊シート100Bとなる材料の外周を円筒研削盤などで円筒状に研磨する。次いで、軸体100Aまで達する螺旋状の溝を前記短冊シート100Bとなる材料に形成することで短冊シート100Bを形成し、この短冊シート100Bの短手方向における端部のうち軸体100Aの回転方向側の端部における接着層の一部を除去することでも、本実施形態に係る清掃部材100は作製し得る。
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6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。
以下、帯電部材の説明をするが、本実施形態では以下の構成に限定されるものではない。符号は省略して説明する。
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。
エピクロルヒドリンゴム100質量部にイオン導電剤PEL−100(日本カーリット社製)3質量部を添加して十分混練した後、これを押し出し成形後、φ6mmのSUM−Niシャフト(鉛フリー快削鋼(新日鉄SUM−24EZ)に、無電解ニッケルメッキを施したもの)を挿入し、プレス成形機にて成形・加硫をおこなった後、研磨によって求められる外径に加工を行い、端部外径Φ8.95mm、中央部外径φ9.00mmとなるように加工した。その後、この帯電ロール表面に浸漬コーティング方法によってフッ素系樹脂を、膜厚5μmでコーティングを実施した。
[帯電ロール用清掃部材の作製]
ポリエーテルとイソシアネートとを混合し、得られたウレタン樹脂を加熱硬化させ、3次元網目構造からなるウレタン材料(INOAC社製、EP70)を厚さ2.35mmのシート状に加工し、幅5.5mm、長さ256mm(長さは最低長)の短冊状に裁断した。この短冊シートに対し、基材が厚さ0.05mm、幅5.0mmのポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂からなる両面テープ(日東電工社製、No5605)を、前記短冊シートの幅方向中央部に貼り付け、幅方向の片側端部における両面テープの無い領域(即ち未接着領域)が0.25mmであり、前記短冊シートの全幅に対する片側端部の未接着領域の幅が4.5%となる、接着テープを備えた短冊状シート(A1)を得た。
尚、前述の関係式(1)における「π×r×cosθ」の数値は5.64であり、前記の通り短冊状シート(A1)の幅(W)は5.5mmである。
[帯電ロール用清掃部材の作製]
ポリエーテルとイソシアネートとを混合し、得られたウレタン樹脂を加熱硬化させ、3次元網目構造からなるウレタン材料(INOAC社製、EP70)を厚さ2.35mmのシート状に加工し、幅5.5mm、長さ256mm(長さは最低長)の短冊状に裁断した。この短冊シートに対し、基材が厚さ0.05mm、幅3.5mmのポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂からなる両面テープ(日東電工社製、No5605)を、前記短冊シートの幅方向中央部に貼り付け、幅方向の片側端部における両面テープの無い領域(即ち未接着領域)が1.0mmであり、前記短冊シートの全幅に対する片側端部の未接着領域の幅が18%となる、接着テープを備えた短冊状シート(A2)を得た。
尚、前述の関係式(1)における「π×r×cosθ」の数値は5.64であり、前記の通り短冊状シート(A2)の幅(W)は5.5mmである。
[帯電ロール用清掃部材の作製]
ポリエーテルとイソシアネートとを混合し、得られたウレタン樹脂を加熱硬化させ、3次元網目構造からなるウレタン材料(INOAC社製、EP70)を厚さ2.35mmのシート状に加工し、幅5.5mm、長さ256mm(長さは最低長)の短冊状に裁断した。この短冊シートに対し、基材が厚さ0.05mm、幅4.4mmのポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂からなる両面テープ(日東電工社製、No5605)を、前記短冊シートの幅方向中央部に貼り付け、幅方向の片側端部における両面テープの無い領域(即ち未接着領域)が0.55mmであり、前記短冊シートの全幅に対する片側端部の未接着領域の幅が10%となる、接着テープを備えた短冊状シート(A3)を得た。
尚、前述の関係式(1)における「π×r×cosθ」の数値は5.64であり、前記の通り短冊状シート(A3)の幅(W)は5.5mmである。
ポリエーテルとイソシアネートとを混合し、得られたウレタン樹脂を加熱硬化させ、3次元網目構造からなるウレタン材料(INOAC社製、EP70)を厚さ2.35mmのシート状に加工し、幅5.5mm、長さ325mm(長さは最低長)の短冊状に裁断した。この短冊シートに対し、基材が厚さ0.05mm、幅4.4mmのポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂からなる両面テープ(日東電工社製、No5605)を、前記短冊シートの幅方向中央部に貼り付け、幅方向の片側端部における両面テープの無い領域(即ち未接着領域)が0.55mmであり、前記短冊シートの全幅に対する片側端部の未接着領域の幅が10%となる、接着テープを備えた短冊状シート(A4)を得た。
尚、前述の関係式(1)における「π×r×cosθ」の数値は4.44であり、前記の通り短冊状シート(A4)の幅(W)は5.5mmである。
ポリエーテルとイソシアネートとを混合し、得られたウレタン樹脂を加熱硬化させ、3次元網目構造からなるウレタン材料(INOAC社製、EP70)を厚さ2.35mmのシート状に加工し、幅4.4mm、長さ325mm(長さは最低長)の短冊状に裁断した。この短冊シートに対し、基材が厚さ0.05mm、幅3.52mmのポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂からなる両面テープ(日東電工社製、No5605)を、前記短冊シートの幅方向中央部に貼り付け、幅方向の片側端部における両面テープの無い領域(即ち未接着領域)が0.44mmであり、前記短冊シートの全幅に対する片側端部の未接着領域の幅が10%となる、接着テープを備えた短冊状シート(A5)を得た。
尚、前述の関係式(1)における「π×r×cosθ」の数値は4.44であり、前記の通り短冊状シート(A5)の幅(W)は4.4mmである。
ポリエーテルとイソシアネートとを混合し、得られたウレタン樹脂を加熱硬化させ、3次元網目構造からなるウレタン材料(INOAC社製、EP70)を厚さ2.35mmのシート状に加工し、幅5.5mm、長さ245mm(長さは最低長)の短冊状に裁断した。この短冊シートに対し、基材が厚さ0.05mm、幅3.5mmのポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂からなる両面テープ(日東電工社製、No5605)を、前記短冊シートの幅方向中央部に貼り付け、幅方向の片側端部における両面テープの無い領域(即ち未接着領域)が1.0mmであり、前記短冊シートの全幅に対する片側端部の未接着領域の幅が18%となる、接着テープを備えた短冊状シート(A6)を得た。
尚、前述の関係式(1)における「π×r×cosθ」の数値は5.90であり、前記の通り短冊状シート(A6)の幅(W)は5.5mmである。
[帯電ロール用清掃部材の作製]
ポリエーテルとイソシアネートとを混合し、得られたウレタン樹脂を加熱硬化させ、3次元網目構造からなるウレタン材料(INOAC社製、EP70)を厚さ2.35mmのシート状に加工し、基材が厚さ0.05mmのポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂からなる両面テープ(日東電工社製、No5605)を貼り付けた後、幅5.5mm、長さ232mm(長さは最低長)の短冊状に裁断した。これにより両面テープが全面に貼り付けられ、未接着領域の幅が0%となる、接着テープを備えた短冊状シート(B1)を得た。
尚、前述の関係式(1)における「π×r×cosθ」の数値は5.64であり、前記の通り短冊状シート(B1)の幅(W)は5.5mmである。
・帯電ロールの抵抗値測定
前述の帯電ロールと、前記実施例および比較例より得られた帯電ロール用清掃部材、並びに該帯電ロールと清掃部材との食い込み量(0.25mm)を制御する専用軸受け(導電性ポリアセタール樹脂(POM)製)を、DELL製C3110cnのプロセスカートリッジに組み込み、該プロセスカートリッジをDELL製C3110cnに取り付けて、下記に示す条件の連続印字テストを実施した。
・使用M/C:DELL製C3110cn
・使用チャート:カラー像密度20%画像
・走行枚数:20000枚(A4)
・走行環境:28℃85%RH環境で10000枚、10℃15%RH環境で10000枚
比較例1に対して、未接着領域を有する実施例1、実施例2、実施例3、実施例5、実施例6の帯電ロール用清掃部材を用いた場合には、帯電ロールの抵抗上昇幅が小さく、帯電ロールを効率よく清掃していることがわかる。実施例4の場合は未接着部分は存在するが、被清掃部材の全域でエッジが他の実施例に比べると機能しにくいため、比較例よりは良好ではあるものの、他の実施例に対しては劣る結果となっている。
Claims (5)
- 軸体と、前記軸体の外周面に螺旋状に設けられた短冊状のシートと、前記軸体および前記短冊状のシートを接着する接着層と、を備え、
前記短冊状のシートの前記軸体に相対する面において、前記短冊状のシートの短手方向における端部のうち前記軸体の回転方向側の端部に、前記軸体と接着していない未接着領域を有する画像形成装置用の清掃部材。 - 前記軸体を中心に回転しながら被清掃部材に接触して該被清掃部材の表面を清掃する際に、前記短冊状のシートの少なくとも一部が常に前記被清掃部材に接触するよう前記軸体の外周面に前記短冊状シートが設けられており、且つ前記短冊状のシートの短手方向における中心線と前記軸体軸方向とが交わる鋭角側の角度をθと、前記短冊状のシートの幅をWと、前記軸体の半径をrとした場合に、下記関係式(1)を満足する請求項1に記載の画像形成装置用の清掃部材。
W≦π×r×cosθ (1) - 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請求項1または請求項2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3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請求項3に記載の帯電装置と、
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装置と、
前記像保持体に形成された前記潜像をトナーによってトナー像に現像する現像装置と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。
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