JP5915491B2 - 清掃部材、帯電装置、組立体及び画像形成装置 - Google Patents

清掃部材、帯電装置、組立体及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、清掃部材、帯電装置、組立体及び画像形成装置に関する。
特許文献1には、その図4に示されるように、帯電ローラ11に付着したトナーを含む異物を除去するクリーニングローラ16を備え、クリーニングローラ16は、回転軸の周りに筒状に設けられた弾性体で構成されたクリーニング部材18と、クリーニング部材18の表面に、一部が常に帯電ローラ11と接触してクリーニングローラ16の連れ回りを促すコート膜19とを備えた、帯電装置の構成が開示されている。
特許文献2には、その図1に示されるように、一方の表面に立体形状が形成された立体形状面2aを有するパターンシート2と、このパターンシート2を送出する巻出機4と、巻出機4より送出されたパターンシート2に加熱処理を施す加熱部5と、加熱処理されたパターンシート2の表面上にシート状の溶解樹脂30を吐出するTダイ(押出機)6と、を備えたシート押出成形装置1Aにより、二次元的に独立して配置された形状であって、側面の接線と、パターンシート2の一方の面とのなす最大傾斜角度は、前記凹凸形状の側
面の接線と、前記パターンシートの一方の面とのなす最大傾斜角度と比べて大きい、レンズシートの製造方法が開示されている。
特許文献3には、その図3に示されるように、スポンジをローラ形状に形成した本体部31の外周面31aに、帯電ローラ13の外周面13aに摺接する際に開閉する長尺スリット33を形成することにより、その帯電ローラ13に付着するトナーなどを外周面31aで拭き取りつつ、長尺スリット33のエッジ33aでそのトナーなどを掻き取るようにして除去し、その長尺スリット33内に保持する、クリーニングローラ30の構成が開示されている。
特許文献4には、その図3に示されるように、軸状部材351と、軸状部材351に隙間をあけて螺旋状に巻きつけられ、表面に複数の切れ目部352aを有する弾性部材352とを備えた、帯電ローラの表面を清掃するクリーニングローラの構成が開示されている。
特開2010−60997号公報 特開2011−145515号公報 特開2006−276404号公報 特開2011−203569号公報
螺旋部幅方向における被清掃体との接触部の端部から生じる螺旋部のちぎれが抑制されることを課題とする。
本発明の請求項1の清掃部材は、軸体と、前記軸体の外周面に形成され螺旋状に突出して設けられ前記軸体の回転に伴い被清掃体と接触する接触部と、前記軸体の回転に伴い前記接触部の幅方向における前記接触部が前記被清掃体に先に接触する側に位置し前記軸体からの高さが前記接触部の高さから徐々に低くなり前記被清掃体に対して非接触とされる端部と、前記接触部をなす上面の幅方向全域に形成され、前記軸体の回転方向に向く一辺を有する切れ目部と、を有する螺旋部と、を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項2の清掃部材は、請求項1に記載の清掃部材において、前記軸体の軸方向と前記切れ目部との角度は、前記軸方向と前記螺旋部との角度よりも小さいことを特徴とする。
本発明の請求項3の清掃部材は、請求項1又は2に記載の清掃部材において、前記一辺は、前記螺旋部に形成された切れ目に対する回転方向上流側に形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項4の清掃部材は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の清掃部材において、前記切れ目部は、前記螺旋部の前記軸体側から前記接触部側に向かうに従い、より開いた状態に開口されて形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項5の清掃部材は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の清掃部材において、前記切れ目部は複数設けられるとともに、前記軸体の軸方向においてオーバーラップされていることを特徴とする。
本発明の請求項6の清掃部材は、請求項1、2、4又は5のいずれか一項に記載の清掃部材において、前記螺旋部は、短冊体の短辺と鋭角をなす方向に前記短辺に隣接する2つの長辺が互いに重なり合うように繰り返し巻かれて円柱状に変形された状態の変形体を、前記軸体の軸方向に螺旋状に巻き付けて形成され、前記切れ目部は、前記変形体を前記軸体の軸方向に螺旋状に巻き付けることで、前記変形体における2つの長辺が互いに重なり合う部分が開いて形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項7の帯電装置は、像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材を被清掃体とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の清掃部材と、を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項8の組立体は、請求項7に記載の帯電装置と、前記帯電装置によって帯電される像保持体と、を含み、画像形成装置本体に対して一体として交換可能となるように組立てられたことを特徴とする。
本発明の請求項9の画像形成装置は、像保持体と、請求項7に記載の帯電装置と、前記帯電装置によって帯電された前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、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、を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項10の画像形成装置は、請求項8に記載の組立体を含んで構成され、前記組立体に備えられた像保持体に潜像を形成し、前記潜像をトナーによってトナー像に現像し、前記トナー像を被転写媒体に転写させる、画像形成部を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項1に記載の清掃部材によれば、螺旋部幅方向における被清掃体との接触部の端部に被清掃体と接触する角部である場合に比べ、螺旋部幅方向における被清掃体との接触部の端部から生じる螺旋部のちぎれが抑制される。
本発明の請求項2に記載の清掃部材によれば、軸体の軸方向と段差との角度が、軸方向と螺旋部との角度よりも大きい場合に比べ、被清掃体上の異物の清掃性が向上する。
本発明の請求項3に記載の清掃部材によれば、螺旋部に形成された切れ目に対する回転方向上流側に形成されていない場合に比べ、簡単な構成で段差を作製できる。
本発明の請求項4に記載の清掃部材によれば、切れ目部が開いていない場合に比べ、被清掃体上の異物の清掃性が向上される。
本発明の請求項5に記載の清掃部材によれば、段差が複数設けられるとともに、軸体の軸方向においてオーバーラップされていない場合に比べ、被清掃体の軸方向全体の清掃不良が抑制される。
本発明の請求項6に記載の清掃部材によれば、本構成を有しない場合に比べ、切り込みを入れる工程なしで清掃部材が作製される。
本発明の請求項7に記載の帯電装置によれば、螺旋部を有する清掃部材を備えた帯電装置において、本構成を有しない場合に比べ、清掃不良に起因する帯電性能の低下が抑制される。
本発明の請求項8に記載の組立体によれば、本構成を有しない場合に比べ、清掃不良に起因する帯電性能の低下が抑制される。
本発明の請求項9に記載の画像形成装置によれば、本構成を有しない場合に比べ、帯電不良に起因する画質の低下が抑制される。
本発明の請求項10に記載の画像形成装置によれば、本構成を有しない場合に比べ、帯電不良に起因する画質の低下が抑制される。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る帯電装置を示す図である。 (A)(B)本発明の実施の形態に係る清掃部材と被清掃体の接触状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る清掃部材と帯電部材の接触状態を示す側面図である。 (A)(B)本発明の実施の形態に係る別の清掃部材と帯電部材の接触状態を示す断面図である。 (A)(B)本発明の実施の形態に係る別の清掃部材と帯電部材の接触状態を示す断面図である。 (A)(B)本発明の実施の形態に係る別の清掃部材と帯電部材の接触状態を示す断面図である。 (A)(B)(C)本発明の実施の形態に係る別の清掃部材と帯電部材の接触状態を示す側面図である。 (A)(B)(C)(D)(E)(F)本発明の実施の形態に係る清掃部材の製造工程を示す図である。 (A)(B)(C)(D)(E)本発明の実施の形態に係る清掃部材の別の製造工程を示す図である。 (A)(B)(C)(D)(E)本発明の実施の形態に係る清掃部材の別の製造工程を示す図である。 (A)(B)(C)(D)(E)(F)本発明の実施の形態に係る清掃部材の別の製造工程を示す図である。
以下、本発明の実施の形態に係る清掃部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置の一例を図面に基づき説明する。まず、画像形成装置の全体構成について説明する。次に、画像形成装置の画像形成について説明する。次に、帯電装置について説明し、その中で清掃部材について説明する。なお、図中に示す矢印UPは鉛直方向上方を示す。
<画像形成装置の全体構成>
〔全体〕
図1は、本発明に係る清掃部材、帯電装置及びプロセスカートリッジを含む画像形成装置の一例としての画像形成装置10を示している。
画像形成装置10の内部には、記録媒体の一例としてのシート部材Pを収容する記録媒体収容部28と、シート部材Pに画像を形成する画像形成部110と、記録媒体収容部28から画像形成部110へシート部材Pを搬送する搬送ロール32、34と、シート部材Pの表面への画像形成が行われた後、シート部材Pを反転させて裏面への画像形成を行うための記録媒体搬送経路74と、画像形成装置10の各部の動作を制御する制御部50と、が設けられている。
〔画像形成部〕
画像形成部110は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナーに対応した光ビームを像保持体の一例としての感光体ドラム12Y、12M、12C、12Kに出射させる潜像形成装置(露光装置)17と、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー画像を形成するプロセスカートリッジ18Y、18M、18C、18Kと、プロセスカートリッジ18Y、18M、18C、18Kで形成された各色のトナー画像をシート部材Pに転写させる転写装置36と、シート部材Pに転写されたカラートナー画像をシート部材Pに定着させる定着装置64と、を備えている。
なお、後述の説明では、Y、M、C又はKを区別する必要がある場合は、符号の後にY、M、C又はKのいずれかを付して説明し、Y、M、C又はKを区別する必要がない場合は、符号の後のY、M、C又はKを省略して説明する。
〔潜像形成装置〕
潜像形成装置17は、制御部50から送信される露光信号に基づき静電潜像に対応する光ビームを感光体ドラム12の表面に向けて出射するようになっている。
〔プロセスカートリッジ〕
プロセスカートリッジ18は、画像形成装置10に着脱可能になっている。各色のプロセスカートリッジ18は、鉛直方向に並んで配置されるようになっている。各プロセスカートリッジ18は、矢印Rの方向へ回転する感光体ドラム12を有している。
各プロセスカートリッジ18は、感光体ドラム12の周りに感光体ドラム12の上流側から順に、感光体ドラム12の表面を帯電させる帯電装置16と、潜像形成装置17から出射された光ビームにより形成される静電潜像に各色のトナーを現像してトナー画像を形成する現像装置26と、感光体ドラム12上に形成されたトナー画像がシート部材Pに転写された後に感光体ドラム12の表面に残留するトナーを除去する除去装置80と、を備えている。
なお、プロセスカートリッジ18とは、画像形成装置に対して一体的に交換可能に組み付けられる組立体の一例である。
(感光体ドラム)
感光体ドラム12は、アルミ製の円筒と、この円筒上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層の順で形成された感光層と、を備えている。感光体ドラム12は、帯電装置16により帯電される場合は絶縁体としての性質を、潜像形成装置17から出射された光ビームが入射される場合は半導体としての性質を示すようになっている。感光体ドラム12の表面には、帯電装置16によって帯電され、潜像形成装置17によって潜像が形成されるようになっている。
(帯電装置)
帯電装置16は、帯電部材(被清掃体)の一例としての帯電ロール14と、清掃部材の一例としてのクリーニングロール100と、を備えている。感光体ドラム12の表面への帯電は、電圧が印加された帯電ロール14を感光体ドラム12の表面に接触させることにより行われる。また、クリーニングロール100は、帯電ロール14の表面に付着したトナー、外添剤、紙粉等の異物を除去するためのものである。帯電装置16及びクリーニングロール100については、後述により詳しく説明する。
(現像装置)
現像装置26は、感光体ドラム12へトナーを供給する現像剤供給体19と、現像剤供給体19へ付与されるトナーを攪拌しながら搬送する搬送部材24と、を備えている。
(除去装置)
除去装置80は、感光体ドラム12の表面に転写されずに残ったトナーを除去するためのものである。ゴム製のブレードで構成されている。
〔転写装置〕
転写装置36は、記録媒体搬送ベルト20と、記録媒体搬送ベルト20の内周面側で記録媒体搬送ベルト20に張力を付与させて回転させるための支持ロール40及び駆動ロール42と、各感光体ドラム12上に形成されたトナー画像を搬送されるシート部材Pに転写させる各転写ロール22と、が備えられている。記録媒体搬送ベルト20の表側は、鉛直方向に並んだ各感光体ドラム12の外周面と接するようになっており、この外周面が接する記録媒体搬送ベルト20の裏側は、各転写ロール22により押圧されるようになっている。
〔定着装置〕
定着装置64は、転写装置36に対してシート部材Pの搬送方向Vの下流側に配置されている。定着装置64は、定着ロール64Aと加圧ロール64Bとを備えている。転写装置36でシート部材Pに転写されたトナー画像は、定着ロール64Aと加圧ロール64Bとから受ける熱と圧力によりシート部材Pに定着させるようになっている。
〔排出ロール〕
定着装置64に対してシート部材Pの搬送方向Vの下流側には、画像形成装置10の上部に設けられた排出部68にトナー画像が定着したシート部材Pを排出する排出ロール66が設けられている。
〔記録媒体反転経路〕
画像形成装置10は、シート部材Pの一面側にトナー画像を転写、定着させた後、他面側にもトナー画像を転写、定着させることが可能となっている。画像形成装置10では、排出ロール66は、搬送方向Vと逆の方向へシート部材Pを搬送させることができるようになっている。搬送方向Vと逆の方向へ搬送されるシート部材Pは、記録媒体反転経路70を搬送した後に記録媒体搬送ベルト20に引き渡され、反転されるようになっている。
〔記録媒体収容部〕
転写装置36に対してシート部材Pの搬送方向Vの上流側には、複数のシート部材Pが収容される記録媒体収納容部28が設けられている。更に、記録媒体収納容部28に収容された最上位のシート部材Pと接するように、最上位のシート部材Pを記録媒体収納容部28から取り出す取出しロール30が設けられている。また、取出しロール30に対してシート部材Pの搬送方向Vの下流側には、取出しロール30によって取り出されたシート部材Pを記録媒体搬送ベルト20に搬送する搬送ロール32、34が設けられている。
〔現像剤〕
現像剤は、主にトナー粒子と外添剤とを含む粉体である。以下、トナー粒子と外添剤とについて説明する。
(トナー粒子)
画像形成装置10に用いられる現像剤としてのトナーには、重合法により作製される重合トナーを用いることが好ましい。
トナー形状が不定形であると、流動性助剤の添加によっても流動性が十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する。更に、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機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ドラム12上への汚染、フィルミング、傷等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粒子を作製するものである。
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渡り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できるため、使用される電子写真方式において、いわゆる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。
(外添剤)
画像形成装置10に用いられる現像剤の外添剤には、球形のシリカを含むことが好ましい。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表面への画像作成時のヘイズ値(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できるが、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できる。ゾルゲル法は湿式法でかつ焼成することな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できる。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、攪拌速度、供給速度により自由に制御できる。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、以下の通りである。まず、水およ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攪拌を行う。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。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、知りか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できる。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、目的のシリカを得ることができる。またこのように得られた再度上述のゾルゲル法による処理を行っても構わない。
<画像形成装置の画像形成プロセス>
次に、本発明の実施の形態に係る画像形成装置10による、画像形成プロセスについて説明する。
画像形成装置10を作動させると、各感光体ドラム12の表面が各帯電ロール14によって帯電される。
次に、潜像形成装置17から露光信号に対応した各光ビームが、帯電後の各感光体ドラム12の表面に出射される。各感光体ドラム12の表面には、各光ビームに対応した静電潜像が形成される。
次に、これらの静電潜像に対して各現像装置26が各色のトナーを現像させ、各感光体ドラム12の表面には各色のトナーのトナー画像が形成される。
次に、イエロー用の感光体ドラム12Y、マゼンタ用の感光体ドラム12M、シアン用の感光体ドラム12C、ブラック用の感光体ドラム12Kの順で、各トナー画像が記録媒体搬送ベルト20上により搬送されるシート部材Pに転写され、各トナー画像が重ね合わされる。これにより、シート部材P上には、カラー(Y、M、C)とブラック(K)のカラートナー画像が形成される。
次に、シート部材Pは、定着装置64に搬送され、定着ロール64Aと加圧ロール64Bとで形成される接触部(ニップ部)を通過する。その際、定着ロール64Aと加圧ロール64Bとから与えられる熱と圧力とにより、カラートナー画像がシート部材Pに定着される。
最後に、シート部材Pは、画像形成装置10の上部の排出部68に排出され、シート部材Pへのカラー画像形成が終了する。なお、シート部材Pの一面側にトナー画像を転写、定着させた後、他面側にもトナー画像を転写、定着させる場合には、シート部材Pを記録媒体反転経路70により反転させて、トナー画像の転写、定着が行われ、その後排出部68に排出されて終了する。
<要部の構成>
〔帯電装置〕
(全体)
図2は、本発明の実施の形態に係る帯電装置の一例としての帯電装置16を示す。前述の通り、帯電装置16は、帯電ロール14と、クリーニングロール100と、を備えている。更に、帯電ロール14は、回転軸14Aと、帯電層14Bと、を備えている。また、クリーニングロール100は、回転軸100Aと、回転軸100Aの外周面に形成された螺旋部100Bと、を備えている。
帯電ロール14の回転軸14Aの両端部が図示しない圧縮ばねにより押圧されることで、帯電ロール14の外周面は、感光体ドラム12の表面に押圧されるようになっている。そして、感光体ドラム12が画像形成プロセスにおいて回転する方向に回転することに伴い、帯電ロール14は、感光体ドラム12が回転する方向とは逆の方向(矢印Bの方向)に回転するようになっている。
一方、クリーニングロール100の螺旋部100Bは、帯電ロール14の外周面とニップを形成して接触する。そして、帯電ロール14が矢印Bの方向へ回転することに伴い、クリーニングロール100は、矢印Bの方向と逆の方向(矢印Aの方向)に従動するようになっている。
次に、クリーニングロール100について、図3及び図4を用いて説明する。
図3は、クリーニングロール100の側面側から見た断面形状を示す。図3(A)は、クリーニングロール100と帯電ロール14との接触状態を示す断面図である。
回転軸100Aの外周面に接着層100Cによって接着された螺旋部100Bは、帯電ロール14と接触する。ここで、螺旋部100Bにおける帯電ロール14の外周面に対し、回転に伴って接触する面を接触部100Jと定義する。接触部100Jの形状については、後述にて詳しく説明する。
図4は、クリーニングロール100と帯電ロール14との接触状態を示す側面図である。
螺旋部100Bにおける帯電ロール14の外周面との接触部100Jには、矢印Bの方向に向く段差の一例としての切れ目部100Eが複数個形成されている。切れ目部とは、切れ目によって形成された側面を有する部分をいう。クリーニングロール100の外周面とこの側面によって、段差が形成される。
前述の通り、クリーニングロール100は、帯電ロール14の外周面とニップを形成して接触するため、帯電ロール14が矢印Bの方向へ回転することに伴い、矢印Bとは逆の方向の矢印Aの方向へ従動するようになっている。この場合、クリーニングロール100の外周面の回転速度は、帯電ロール14の外周面の回転速度と同等となる。
接触部100Jに形成された切れ目部100Eは、クリーニングロール100の回転に伴い、帯電ロール14と接触する。帯電ロール14と接触する切れ目部100Eは、帯電ロール14によって潰された状態で帯電ロール14の外周面を移動する。そして、帯電ロール14の外周面から離間する際、切れ目部100Eは帯電ロール14から弾かれる。このように、複数の切れ目部100Eが帯電ロール14から弾かれることを繰り返すことで、帯電ロール14の外周面に付着したトナー、外添剤、紙粉等の異物は、除去される(移動させられる)ようになっている。
帯電ロール14の回転軸14Aとクリーニングロール100の回転軸100Aとは、軸間距離が定められた位置となる定位置方式で構成されている。ただし、帯電ロール14に対するクリーニングロール100の位置決めは、定荷重方式でもよい。
(帯電部材)
次に、帯電ロール14について、詳しく説明する。
帯電ロール14は、回転軸14A上に帯電層14Bとして図示しない導電性弾性層及び表面層を備えている。なお、表面層は、導電性弾性層の外周面に形成されている。
〈帯電ロール14の直径〉
帯電ロール14の直径はφ8mmからφ15mm、より好ましくはφ9mmからφ14mmである。また、帯電層の厚みは、1.5mmから4mmであることが好ましい。
〈回転軸の材質〉
回転軸14Aの材質は、快削鋼、ステンレス鋼等が用いられる。摺動性等の用途に応じ材質および表面処理方法が選択される。導電性を有さない材質の場合は、メッキ処理等一般的な処理により加工され導電化処理が行われて用いられる。
〈帯電層における導電性弾性層の材質〉
帯電ロール14の帯電層14Bを構成する導電性弾性層は、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、シリカ又は炭酸カルシウム等の充填剤により構成されている。これら以外にも、通常ゴムに添加される材料を加えてもよい。
帯電ロール14は、通常ゴムに添加される材料を添加した混合物を、回転軸14Aの外周面に被覆することにより形成される。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イオン導電剤のような、電子及び/又はイオンをキャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。また、上記弾性材は発泡体であってもよい。
前述した導電性弾性層を構成する弾性材は、例えば、ゴム材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、これらの混合物等が挙げられる。この中でも、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混合物が好ましく用いられる。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。電子導電剤としては、例えば、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又は熱分解カーボン、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等の微粉末が用いられる。また、イオン導電剤としては、例えば、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又は塩素酸塩等、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、塩素酸塩等が用いられる。
前述した導電剤は、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、前述した電子導電剤の場合、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好ましく、一方、前述したイオン導電剤の場合、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好ましい。
〈帯電層における表面層の材質〉
前述した導電性弾性層の外周面に形成される表面層は、トナー等の異物による汚染の防止等のためのものである。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、特に限定するものではない。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。
これらのうち、外添剤による汚れの観点から、表面層の材料としては、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、共重合ナイロンが好ましい。共重合ナイロンは、610ナイロン、11ナイロン、12ナイロン、のうちのいずれか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%以上であるのが好ましい。上記重合単位が10%以上の場合は、調液性およ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付着が少なく、ロールの耐久性が優れ、環境による特性の変化も少なくなる。
前述した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、前述した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好ましく、10,000〜50,000の範囲であることがより好ましい。
また、前述した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できる。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、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等を用いることができる。
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」、「スペシャルブラック100」、「スペシャルブラック250」、「スペシャルブラック5」、「スペシャルブラック4」、「スペシャルブラック4A」、「スペシャルブラック550」、「スペシャルブラック6」、「カラーブラックFW200」、「カラーブラックFW2」、「カラーブラックFW2V」等が挙げられる。また、キャボット社製「MONARCH1000」、「MONARCH1300」、「MONARCH1400」、「MOGUL−L」、「REGAL400R」等が挙げられる。
前述した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、前記pH4.0以下のカーボンブラックを配合することにより、帯電均一性をよくすることができ、更に、抵抗値の変動を小さくすることができる。
この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できる。これらは、単独で用いても2種類以上を併用することができる。なお、抵抗値調整および強度の点より、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が好ましく、酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫が更に好ましい。これらの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ようになる。
更に、前述した表面層には、フッ素系又はシリコーン系の樹脂が用いられ、フッ素変性アクリレートポリマーで構成されることが好ましい。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。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の表面に凹凸を付与し、感光体ドラム12との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール14と感光体ドラム12相互の耐磨耗性を向上させてもよい。
(清掃部材)
次に、清掃部材の一例としてのクリーニングロール100について、詳しく説明する。
〈回転軸の材質〉
クリーニングロール100の回転軸100Aは、主にアルミ、ステンレス、真鍮等の金属が使用されており、摺動性などの用途に応じ材質又は表面処理方法が選択される。導電性を有さない材質についてはメッキ処理等一般的な処理により加工され導電化処理が行われてもよい。また、回転軸100Aの製造の際、従来のような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。
〈螺旋部の材質〉
螺旋部100Bの材料は、例えば、多孔質の3次元構造を有する発泡体から構成され、必要な厚み、幅に加工された後、回転軸100Aに巻きつけられる。この発泡体は、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド若しくはポリプロピレン等の発泡性の樹脂又はNBR、EPDM、SBR、シリコーンゴム等を材質としたものより選択される。螺旋部100Bは、帯電ロール14に押圧した状態で回転することによりトナー、外添剤、紙粉等の異物を効率的に除去する機能を有する。
一方で、帯電ロール14の表面に螺旋部100Bの擦れによる傷をつけないようにするため、また、長期にわたり千切れや破損が生じないようにするために、引き裂き、引っ張り等に強いポリウレタンが特に好ましい。
なお、ポリウレタンとして特に限定するものではなく、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等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等の鎖延長剤が混合されていることが好ましい。また、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。更に、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。
〈断面形状:図3〉
次に、クリーニングロール100の側面側から見た断面形状について、図3(B)を用いて詳しく説明する。
螺旋部100Bにおける接触部100Jの幅方向の両端部に対する一端側は、接触部100Jからこの一端側に向かうに従い、帯電ロール14との接触部100Jから徐々に離れるようになっている。言い換えれば、螺旋部100Bの回転軸100Aの外周面からの高さは、帯電ロール14との接触部100Jからこの一端側に向かうに従い、帯電ロール14との接触部100Jとの高さから徐々に低くなるようになっている。このように帯電ロール14との接触部100Jとの高さから徐々に低くなる接触部100Jの一端側の境界を境界部100Kとする。一方、他端側には、角が形成されている。
図3(B)における二点鎖線は、クリーニングロール100が帯電ロール14に接触しない状態における形状を示している。螺旋部100Bが帯電ロール14と接触していない状態では、螺旋部100Bは、二点鎖線の部分を含んだ形状である。一方、帯電ロール14と接触する状態では、螺旋部100Bは、螺旋部100Bの外周面が帯電ロール14に押圧されて弾性変形されて実線に囲まれた斜線部領域のような断面形状に変形する。
なお、螺旋部100Bは、回転軸100Aの軸方向(一点鎖線Qの直線方向)に対し角度がαとなるように構成されている。
前述の通り、帯電装置16は、帯電ロール14が矢印Bの方向に回転すると、クリーニングロール100の回転軸100Aは矢印Aの方向に回転するようになっている。回転軸100Aが矢印Aの方向に回転すると、回転軸100Aの外周面に設けられた螺旋部100Bは、図3(A)のように、帯電ロール14に対して回転軸100Aの軸方向に沿って定められた距離をおいて接触するようになっている。
この場合、帯電ロール14と接触する螺旋部100Bの両端部は、帯電ロール14に先に接触する側と後に接触する側とに分かれるようになる。そして、クリーニングロール100では、この「帯電ロール14に先に接触する側」とは、前述の「帯電ロール14との接触部100Jとの高さから徐々に低くなるようになっている側」であり、境界部100Kの側である。
〈段差:図4〉
次に、クリーニングロール100の接触部100Jに形成される切れ目部100Eについて、図4に基づいて説明する。図4は、クリーニングロール100と帯電ロール14との接触状態を示す側面図である。切れ目部100Eは、クリーニングロール100の回転軸100Aの軸方向に沿って複数個形成されるとともに、この回転軸100Aの回転方向に沿って、定められた間隔で形成されている。また、切れ目部100Eは、螺旋部100Bの上面における幅方向全体に形成されている。また、切れ目部100Eにおけるクリーニングロール100の回転下流側の一辺は、帯電ロール14との接触部に対して、クリーニングロール100の回転軸100Aの回転方向に向いており、段差の一例を示す。
ここで、螺旋部100Bの幅方向を回転軸100Aの軸方向と定義する。この場合、切れ目部100Eの幅はL1である。また、一の切れ目部100Eと隣接する他の切れ目部100Eとは、回転軸100Aの軸方向において長さL2分オーバーラップするようになっている。
また、切れ目部100Eは、回転軸100Aに対して発泡体を巻き付けることで形成すると、回転軸100Aの表面から螺旋部100Bの上面に向かうに従い、より開いた状態に開口されるようになる。後述する図8〜11の製造方法によって製造したクリーニングロール100の場合、このようになる。
なお、クリーニングロールは、回転軸の外周面全体に円筒状の発泡体を被せた後、この発泡体の形状が螺旋形状となるように加工して螺旋部を形成し、この螺旋部に切り込みを入れることで切れ目部を形成することでも製造される。この製造方法によって製造されたクリーニングロールの場合、切れ目部は閉じた状態で形成され、帯電ロールに接触する際に帯電ロールから受ける摩擦力により開いて開口部が形成されるようになっている。つまり、段差は、閉じた切れ目部であっても、帯電ロールと接触する際に形成されればよい。
<本発明の実施の形態の作用>
次に、本発明の実施の形態に係る清掃部材、帯電装置、組立体及び画像形成装置の作用について説明する。
各プロセスカートリッジ18における各感光体ドラム12の表面に各色のトナーのトナー画像が形成された後、各トナー画像が記録媒体搬送ベルト20上により搬送されるシート部材Pに転写され、各トナー画像が重ね合わされる。
一方、シート部材Pに各トナー画像が転写された後の各感光体ドラム12は、シート部材Pに転写されなかったトナー、外添剤、紙粉等の異物を表面に付着させた状態で回転される。
この異物は各除去装置80により各感光体ドラム12の表面から除去されるが、各除去装置80によっても除去しきれなかった異物は、更に各感光体ドラム12の表面に付着して各帯電ロール14の表面と接触する。
各帯電ロール14の表面と接触した異物の一部は、各帯電ロール14の表面に転写され、各帯電ロール14の表面に付着して各帯電ロール14の回転に伴い移動される。
その後、各帯電ロール14の回転に伴い移動した異物は、帯電ロール14に回転しながら接触するクリーニングロール100の切れ目部100Eと接触し、螺旋部100Bが変形状態から復元して帯電ロール14から除かれる。
帯電ロール14から除かれた異物は、回転軸100Aの回転に伴い螺旋部100Bが進行していく方向に移動される。
また、帯電ロール14に先に接触する側(境界部100K側)の螺旋部100Bの回転軸100Aの外周面からの高さは、帯電ロール14との接触部100Jからこの先に接触する側に向かうに従い、帯電ロール14との接触部100Jとの高さから徐々に低くなっている。このため、螺旋部100Bの幅方向における帯電ロール14との接触部100Jの端部からの螺旋部のちぎれが抑制される。
また、切れ目部100Eにおけるクリーニングロール100の回転下流側の一辺は、帯電ロール14との接触部に対して、クリーニングロール100の回転軸100Aの回転方向に向いている。したがって、向いていない場合に比べて、異物を除きやすい。
また、切れ目部100Eは、帯電ロール14と接触する状態でも接触しないで状態も、回転軸100Aの外周面から螺旋部100Bの接触部100J側に向かうに従い、より開いた状態に開口している。したがって、帯電ロール14から離間する際、クリーニングロール100における切れ目部100Eの面側部分の変形・復元が制限されにくく自由に振動できるため、異物が弾き飛ばされる。
また、螺旋部100Bに形成された複数の切れ目部100Eは、クリーニングロール100の回転軸100Aの軸方向において、オーバーラップされるように形成されている。この構成を有することで、帯電ロール14の表面に付着した異物は、複数の切れ目部100Eと接触されやすくなる。
また、クリーニングロール100を備える帯電装置16は、螺旋部を有する清掃部材を備えた帯電装置において、接触部100Jにクリーニングロール100の回転方向に向く部分を有する切れ目部100Eと、接触部100Jの幅方向の両端側に対する一端側に向かうに従い、接触部100Jから徐々に離れる一端側と、を有しない場合に比べ、清掃不良に起因する帯電性能の低下が抑制される。
また、クリーニングロール100を備える帯電装置16を備えるプロセスカートリッジ18は、接触部100Jにクリーニングロール100の回転方向に向く部分を有する切れ目部100Eと、接触部100Jの幅方向の両端側に対する一端側に向かうに従い、接触部100Jから徐々に離れる一端側と、を有しない場合に比べ、清掃不良に起因する帯電性能の低下が抑制される。
また、クリーニングロール100を備える帯電装置16を備える画像形成装置10によれば、本構成を有しない場合に比べ、帯電不良に起因する画質の低下が抑制される。
<本発明の実施の形態に係る変形例>
〔螺旋部における接触部の端部の変形例〕
(変形例1:図5)
次に、本発明の実施の形態に係る変形例1について、本発明の実施の形態に係る清掃部材100、帯電装置、組立体及び画像形成装置と異なる部分を中心に説明する。
図5(A)は、本発明の実施の形態に係る清掃部材の変形例1としてのクリーニングロール102と被清掃体の一例としての帯電ロール14との接触状態を示す断面図である。また、図5(B)は、図5(A)の一部を拡大した断面図である。
螺旋部102Bの形状について、図5(B)に基づいて説明する。螺旋部102Bの接触部102Jの幅方向の両端部は、接触部102Jから両端部に向かうに従い、帯電ロール14との接触部102Jから端部102K、102Lを境にして徐々に離れるようになっている。言い換えれば、螺旋部102Bの回転軸102Aの外周面からの高さは、帯電ロール14との接触部102Jから両端部に向かうに従い、帯電ロール14との接触部102Jとの高さから端部102K、102Lを境にして徐々に低くなるようになっている。
また、図5(B)における二点鎖線は、クリーニングロール102が帯電ロール14に接触しない状態における形状を示している。
帯電ロール14に先に接触する側及び後に接触する側のいずれの側が、帯電ロール14に先に接触しても良いため、帯電ロール14に対してクリーニングロール102の取り付ける方向が制限されない。
したがって、クリーニングロール102を備えた帯電装置は容易に生産される。他の作用は、本発明の実施の形態の作用と同様である。
(変形例2:図6)
次に、本発明の実施の形態に係る変形例2について、本発明の実施の形態及び変形例1に係る清掃部材、帯電装置、組立体及び画像形成装置と異なる部分を中心に説明する。
図6(A)は、本発明の実施の形態に係る清掃部材の更に異なる変形例2としてのクリーニングロール104と帯電ロール14との接触状態を示す断面図である。また、図6(B)は、図6(A)の一部を拡大した断面図である。
螺旋部104Bの形状について、図6(B)に基づいて説明する。クリーニングロール104を側面側から見ると、螺旋部104Bの外周面は、回転軸104Aの軸方向(一点鎖線Qの直線方向)に対して角度を持って直線で形成されている。このような螺旋部104Bを備えたクリーニングロール104は、帯電ロール14に対して、螺旋部104Bの外周面の幅方向の一端側は帯電ロール14と接触し、他端側は離間するようになっている。この場合、他端側は、帯電ロール14との接触部104Jから境界部104Kを境にして徐々に離れるようになっている。
また、図6(B)における二点鎖線は、クリーニングロール104が帯電ロール14に接触しない状態における形状を示している。
この作用は、本発明の実施の形態の作用と同様である。
(変形例3:図7)
次に、本発明の実施の形態に係る変形例3について、本発明の実施の形態並びに変形例1及び2に係る清掃部材、帯電装置、組立体及び画像形成装置と異なる部分を中心に説明する。
図7(A)は、本発明の実施の形態に係る清掃部材の更に異なる変形例3としてのクリーニングロール106と帯電ロール14との接触状態を示す断面図である。また、図7(B)は、図7(A)の一部を拡大した断面図である。
螺旋部106Bの形状について、図7(B)に基づいて説明する。螺旋部106Bの上面は、両端部の一端側から他端側に向かうに従い帯電ロール14との接触部から徐々に離れ、離間して対向するようになっている。言い換えれば、螺旋部104Bの回転軸104Aの回転軸106Aの外周面からの高さは、帯電ロール14との接触部106Jからこの他端側よりも他端に向かうに従い、帯電ロール14との接触部106Jとの高さから徐々に低くなり、離間して対向するようになっている。
また、図7(B)における二点鎖線は、クリーニングロール106が帯電ロール14に接触しない状態における形状を示している。
したがって、クリーニングロール106の螺旋部106Bの外周面における上記他端側は帯電ロール14と離間していればよいため、形状が制限されない。他の作用は、本発明の実施の形態の作用と同様である。
〔螺旋部における接触部の段差の変形例〕
(変形例4:図8(A))
次に、本発明の実施の形態に係る変形例4について、本発明の実施の形態及び変形例1〜3に係る清掃部材、帯電装置、組立体及び画像形成装置と異なる部分を中心に説明する。
図8(A)は、本発明の実施の形態に係る清掃部材の別の変形例4としてのクリーニングロール106と帯電ロール14との接触状態を示す断面図である。また、クリーニングロール106における螺旋部106Bの形状は、前述した図3に示すようになっている。
クリーニングロール106の外周面には、切れ目部106Eが形成されている。切れ目部106Eは、クリーニングロール106の回転軸106Aの軸方向(一点鎖線Qの直線方向)に対し角度βとなるように複数個形成されるとともに、この回転軸106Aの回転方向(矢印Aの方向)に沿って、定められた間隔で形成されている。また、切れ目部106Eにおけるクリーニングロール106の回転下流側の一辺は、帯電ロール14との接触部に対して、クリーニングロール106の回転軸106Aの回転方向に向いており、段差の一例を示す。
なお、角度βは、螺旋部106Bにおける回転軸106Aとの角度αよりも、小さいほうが好ましい。こうすることで、帯電ロール14に対する清掃性が向上する。他の作用は、本発明の実施の形態の作用と同様である。
(変形例5:図8(B))
次に、本発明の実施の形態に係る変形例5について、本発明の実施の形態及び変形例1〜4に係る清掃部材、帯電装置、組立体及び画像形成装置と異なる部分を中心に説明する。
図8(B)は、本発明の実施の形態に係る清掃部材の別の変形例としてのクリーニングロール108と帯電ロール14との接触状態を示す断面図である。
クリーニングロール108の外周面には、段差108Eが形成されている。段差108Eは、クリーニングロール108の回転軸108Aの軸方向に沿って複数個形成されるとともに、この回転軸108Aの回転方向に沿って、定められた間隔で形成されている。
なお、この変形例における段差とは、凹部の側面部分をいう。段差108Eとは、クリーニングロール108の外周面に設けられた凹部の側面部分であって、クリーニングロール108の回転方向に向く段差をいう。
段差108Eは、本発明の実施の形態及び変形例1〜4とは異なり、切れ目部によって形成されていない。
この作用は、本発明の実施の形態の作用と同様である。
(変形例6:図8(C))
次に、本発明の実施の形態に係る変形例6について、本発明の実施の形態及び変形例1〜5に係る清掃部材、帯電装置、組立体及び画像形成装置と異なる部分を中心に説明する。
図8(C)は、本発明の実施の形態に係る清掃部材の別の変形例としてのクリーニングロール110と帯電ロール14との接触状態を示す断面図である。
クリーニングロール110の外周面には、切れ目部110Eが形成されているが、本発明の実施の形態及び変形例1〜4とは異なり、切れ目部110Eは螺旋部110Bの幅方向の一端側に形成されている。また、切れ目部110Eにおけるクリーニングロール110の回転下流側の一辺は、帯電ロール14との接触部に対して、クリーニングロール110の回転軸110Aの回転方向に向いており、段差の一例を示す。
この作用も、本発明の実施の形態の作用と同様である。
<本発明に係る清掃部材の製造方法>
〔本発明に係る清掃部材の製造方法1:図9〕
次に、本発明に係る清掃部材(クリーニングロール)の製造方法1について説明する。
図9は、クリーニングロール114の製造工程を示す図である。クリーニングロール114は、図9(A)から図9(D)の順で製造される。以下、製造工程順に説明する。
まず、短冊状の発泡体114Fを準備する(図9(A))。次に、発泡体114Fの一端面に図示しない接着剤を塗布して、準備した回転軸114Aに螺旋状に巻きつける(図9(B))。次に、回転軸114Aに螺旋状に形成された発泡体114Fの他端面に対し、発泡体114Fの幅方向の両端部を面取りし、回転軸114Fの軸方向に沿った複数の切れ目部114Eを形成する(図9(C)、(E))。これらの工程を経て、クリーニングロール114が製造される(図9(D)、(F))。
この製造方法によれば、前述した本発明の実施の形態に係る変形例1のクリーニングロール102が製造され得る。また、発泡体114Fの幅方向の一端部を面取りすれば、前述した本発明の実施の形態に係るクリーニングロール100が製造され得る。
なお、前述した製造方法1では、回転軸114Aに発泡体114Fを巻き付けた後、発泡体114Fの幅方向の両端部を面取りしているが、面取りは、回転軸114Aに発泡体114Fを巻き付ける前に行ってもよい。また、回転軸114Fの軸方向に沿った複数の切れ目部114Eを形成した後に行ってもよい。
また、面取りは、いわゆるC面取りでも、R面取りでもよい。前述したクリーニングロール100のように、面取りによって、接触部100Jの幅方向の両端側に対する一端側に向かうに従い、接触部100Jから徐々に離れる一端側が形成されればよい。
クリーニングロール114の製造工程では、発泡体114Fを回転軸114Aに巻きつけた状態で、発泡体114Fの上面に切れ目部114Eを形成する(図9(B)、(C))。切れ目部114Eは、発泡体114Fの外周面が内外周の周長差により引っ張られた状態で形成されるため、回転軸114Aから外周面側に向かうに従い、より開いた状態で開口される(図9(F))。なお、切れ目部114Eにおけるクリーニングロール114の回転下流側の一辺は、帯電ロール14との接触部に対して、クリーニングロール114の回転軸114Aの回転方向に向いており、段差の一例を示す。また、製造方法1で製造されたクリーニングロール114は、前述したクリーニングロール100、102と同等の作用を有する。
〔本発明に係る清掃部材の製造方法2:図10〕
次に、本発明に係る清掃部材(クリーニングロール)の製造方法2について説明する。
図10は、クリーニングロール116の製造工程を示す図である。クリーニングロール116は、図10(A)から図10(D)の順で製造される。以下、製造工程順に説明する。
まず、円筒状の発泡体116Fを準備する(図10(A))。次に、発泡体116Fの一部に図示しない接着剤を塗布して、準備した回転軸116Aに螺旋状に巻きつける(図10(B))。次に、回転軸116Aに螺旋状に形成された発泡体116Fの外周側の曲面に対し、回転軸114Fの軸方向に沿った複数の切れ目部116Eを形成する(図10(C))。これらの工程を経て、クリーニングロール116が製造される(図10(D)、(F))。
この製造方法によれば、本発明に係る清掃部材の製造方法1の面取りの工程(図9(C))が省略される。なお、発泡体116Fとして円筒状のものを用いて説明したが、半円筒状の発泡体を用いてもよい。この場合は、円筒形状側を外周面側とし、平坦面側に接着剤を塗布して回転軸116Aに巻きつけてクリーニングロールが製造され得る。
なお、切れ目部116Eにおけるクリーニングロール116の回転下流側の一辺は、帯電ロール14との接触部に対して、クリーニングロール116の回転軸116Aの回転方向に向いており、段差の一例を示す。また、製造方法2で製造されたクリーニングロール116は、前述したクリーニングロール100、102と同等の作用を有する。
〔本発明に係る清掃部材の製造方法3:図11〕
次に、本発明に係る清掃部材(クリーニングロール)の製造方法3について説明する。
図11は、クリーニングロール118の製造工程を示す図である。クリーニングロール118は、図11(A)から図11(D)の順で製造される。以下、製造工程順に説明する。
まず、円筒状の発泡体118Fを準備する(図11(A))。次に、発泡体118Fに、発泡体118Fの軸方向に対して傾斜する複数の切れ目部118Eを定められた間隔で形成する(図11(B))。次に、発泡体118Fの一部に図示しない接着剤を塗布して、切れ目部118Eの切れ目部方向と回転軸118Aの軸方向が沿うようにして、準備した回転軸118Aに螺旋状に巻きつける(図11(C))。これらの工程を経て、クリーニングロール118が製造され得る(図11(D)、(F))。
なお、切れ目部118Eにおけるクリーニングロール118の回転下流側の一辺は、帯電ロール14との接触部に対して、クリーニングロール118の回転軸118Aの回転方向に向いており、段差の一例を示す。また、製造方法3で製造されたクリーニングロール118は、前述したクリーニングロール100、102と同等の作用を有する。
〔本発明に係る清掃部材の製造方法4:図12〕
次に、本発明に係る清掃部材(クリーニングロール)の製造方法4について説明する。
図12は、クリーニングロール120の製造工程を示す図である。クリーニングロール120は、図12(A)から図12(D)の順で製造される。以下、製造工程順に説明する。
まず、短冊体の一例である短冊状の発泡体120Fを準備する(図12(A))。次に、短冊状の発泡体120Fの任意の短辺120Gを短辺120Gと鋭角γをなす方向Sに短辺120Gに隣接する長辺120Hと120Iとが重なり合うように繰り返し巻いて、変形体120J(短冊状の発泡体120Fの変形体)を準備する(図12(B)、(C))。この場合、変形体120Jには螺旋状の筋120Kが形成される。筋120Kは、短冊状の発泡体120Fにおける長辺120Hと120Iとが重なり合った部分に相当する(図12(B)、(C))。次に、準備した回転軸120Aの軸方向に発泡体120Jの螺旋状の筋120Kが沿うようにして回転軸120Aの外周面に螺旋状に巻き付ける(図12(D))。これにより、変形体120Jの螺旋状の筋120Kは、回転軸120Aに沿って開いた段差120Eを形成する。この際、変形体120Jにおける回転軸120Aとの接触部側に接着剤を塗布して接着させる(図12(D))。これらの工程を経て、クリーニングロール120が製造される(図11(E)、(F))。
なお、ここでいう「短冊状」とは、厳密な直方体である必要はない。また、「短辺」及び「長辺」は、面と面とにより形成される厳密な辺である必要はなく、例えば、丸みを持ったものでもよい。前述した製造方法4に準じて製造すれば、クリーニングロール120のように段差が形成されればよい。
この製造方法によれば、本発明に係るクリーニングロールの製造方法1の面取りの工程(図9(C))が省略される。更に、本発明に係るクリーニングロールの製造方法1〜3における切れ目部を形成する工程(図9(C)、図10(C)、図11(B))も省略される。言い換えれば、これらの切り込みを入れる工程なしにクリーニングロール120が作製される。
また、クリーニングロール120の段差120Eの高さは、短冊状の発泡体120Fを折り曲げる前の短冊状の発泡体120Fの厚みに相当する。前述した本発明の製造方法1のクリーニングロール114、製造方法2のクリーニングロール116及び製造方法3のクリーニングロール118の場合、発泡体の厚みまで切れ目部を入れると発泡体同士が分離してしまうため、これらの切れ目部の深さは発泡体の厚みよりも浅くなる。したがって、クリーニングロール120は、深い段差120Eが形成される。
なお、段差120Eにおけるクリーニングロール120の回転下流側の一辺は、帯電ロール14との接触部に対して、クリーニングロール120の回転軸120Aの回転方向に向いており、段差の一例を示す。また、製造方法4で製造されたクリーニングロール120の他の作用は、前述したクリーニングロール100、102と同等である。
なお、本発明を特定の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施の形態が可能である。例えば、帯電ロール14は、回転軸に導電性の樹脂層を設け、感光体ドラム12の表面に非接触に配置されてもよい。また、本発明の別の形態としては、被清掃体を感光体ドラムとして、感光体ドラム12の表面に接触させて、感光体ドラム12の表面のトナー、外添剤、紙粉等の異物を除去するクリーニングロールとして用いてもよい。
≪実施例≫
以下、実施例としてのクリーニングロール及び帯電ロールを、各実施例及び各比較例の通り作製した。更に、各実施例及び各比較例の帯電装置を作製し、クリーニングロールの清掃能力の評価を行った。
<実施例1>
(クリーニングロール)
実施例1のクリーニングロールは、本発明の清掃部材の製造方法4のクリーニングロール120の製造工程にしたがって作製された。
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次元網目構造となるウレタン材料(株式会社イノアックコーポレーション製EP70)を厚さ2.35mmのシート状にスライスし、幅6mm、長さ232mm(長さは最低長)の短冊状に裁断した。この発泡体の短冊シートを用いて、前述した製造方法4のクリーニングロール120の製造工程にしたがって短冊状の発泡体の変形体を作製した。
次に軸体として回転軸(SUS304、外径5mm、長さ230mm)を用意し、前述の短冊状の発泡体の変形体を巻き付け、長手方向両端部分の発泡体を加熱溶着により軸体へ固定した。この際、元の発泡体の短冊シートの長手方向稜線部が軸体に対して沿うようにした。このようにしてクリーニングロールを得た。なお、軸に対して沿う段差のうち、帯電ロールの表面の異物の掻き取り機能を有する段差の深さは、巻き付け後に測定したところ2.1mmであり、段差同士の間隔は2mm、回転軸方向の段差同士のオーバーラップL2は3mm、回転軸の外周面を基準としたクリーニングロールの螺旋部の厚みは4.2mmであった。また、螺旋部の外周面の幅方向の両端部は、図12(E)のような角部のない形状であった。
(帯電ロール)
エピクロルヒドリンゴム100質量部にイオン導電剤PEL−100(日本カーリット株式会社製)3質量部を添加して十分混練し、これを押し出し成形した後、外径6mm、長さ240mmのSUM−Ni回転軸(硫黄快削鋼に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、研磨加工を行い、端部の外径8.95mm、中央部の外径9.00mmとなるように加工した。次に、端部を切断加工し、ゴム長を215mmとした。その後、このロールの表面に浸漬塗布方法によってフッ素系樹脂を膜厚5μmで塗布を行い、帯電ロールを作製した。
(評価)
上記のようにして作製したクリーニングロール及び帯電ロールを、クリーニングロールと帯電ロールとの食い込み量を決める専用の軸受け(導電性POM製)とともにDELL製C3110cnのプロセスカートリッジに組み込み、DELL製C3110cnに取り付けて連続印字テストを実施した。
なお、クリーニングロールと帯電ロールとの取り付け方法であるが、軸方向中央部でクリーニングロールが0.3mmの深さで帯電ロールに食い込むようそれぞれの軸間距離を固定し、クリーニングロールが帯電ロールに従動して回転するよう取り付けて、評価(印字試験)を行った。
この評価は1枚ずつJobの指示を送り、回転動作が断続するように実施した。クリーニングロールの回転軸の軸方向に沿った段差の清掃能力は、粒径の大きな付着物が帯電ロール上に残った場合に発生する色点の発生有無で評価した。また、螺旋部両端の清掃能力は、帯電ロール上への付着物体積に起因する濃度ムラで評価した。500、000枚を基準とし、それ以下の印字で前述の色点又は濃度ムラが発生した場合は×、500、000枚を超える枚数まで画質に問題が出なかった場合を、その程度によって△(良い)、○(△より良い)、◎(○より良い)とした。それぞれの項目を目視にて評価し、どちらか一方でも×となった場合の総合判定を不合格、共に△以上の結果となった場合の総合判定を合格とした。結果を表1に示す。
<実施例2>
実施例2のクリーニングロールは、本発明の清掃部材の製造方法3のクリーニングロール118の製造工程にしたがって作製された。
実施例1に記載のウレタン材料を用いて、外径4.5mm、長さ232mmの円筒状の発泡体を準備した。この円筒状の発泡体の表面に実施例1の回転軸の回転方向における段差同士の間隔と同等の間隔となるように複数の切れ目部を入れた。この複数の切れ目部を入れた円筒状の発泡体を実施例1と同様にして軸体へ巻き付け、クリーニングロールとした。巻き付け後に測定したクリーニングロールの回転軸に沿った切れ目部の深さは1.8mmであり、クリーニングロール100の螺旋部の厚みは3.6mmであった。また、螺旋部の外周面の幅方向の両端部は、図11(D)のような角部のない形状であった。
このようにして作製したクリーニングロール及び実施例1と同等の条件で作製した帯電ロールを用いて、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例3>
実施例3のクリーニングロールは、本発明の清掃部材の製造方法2のクリーニングロール116の製造工程にしたがって作製された。
実施例1に記載のウレタン材料を用いて、外径4.5mm、長さ232mmの円筒状の発泡体を準備した。この発泡体を実施例1と同様にして軸体へ巻き付けた後、実施例1の回転軸の回転方向における段差同士の間隔と同等の間隔となるように複数の切れ目部を入れ、クリーニングロールを作製した。切れ目部を入れた後に測定したクリーニングロールの回転軸に沿った切れ目部の深さは1.8mmであり、螺旋部の厚みは3.6mmであった。また、螺旋部の外周面の幅方向の両端部は、図10(D)のような角部のない形状であった。
このようにして作製したクリーニングロール及び実施例と同等の条件で作製した帯電ロールを用いて、実施例1と同様の評価をおこなった。結果を表1に示す。
<実施例4>
実施例4のクリーニングロールは、本発明の清掃部材の製造方法4のクリーニングロール114の製造工程にしたがって作製された。
実施例1に記載の発泡体の短冊シートを実施例1と同様の回転軸へ巻き付けた。その後、次の通り巻き付けた発泡体に追加工をした。まず、短冊シートの長手方向稜線部の面取り加工(片刃ナイフでの研削)し、螺旋部の幅方向の両端部の角部を丸めるよう加工した。次に、クリーニングロールの螺旋部に回転軸に沿った切れ目部を形成した。複数の切れ目部は、実施例1の回転軸の回転方向における段差同士の間隔と同等の間隔となるようにした。このようしてクリーニングロールを作製した。なお、完成したクリーニングロールの回転軸に沿った切れ目部の深さは1.5mmであり、螺旋部の厚みは2.1mmであった。
上述のようにして作製したクリーニングロール及び実施例1と同等の条件で作製した帯電ロールを用いて、実施例1と同様の評価をおこなった。結果を表1に示す。
<比較例1>
実施例1に記載の発泡体の短冊シートを実施例1のように回転軸へ巻き付け、クリーニングロールとした。完成したクリーニングロールの外周面には切れ目部や段差はなく、弾性層厚みは2.1mmであった。螺旋部の外周面の幅方向の両端部には角部があった。
このようにして作製したクリーニングロール及び実施例1と同等の条件で作製した帯電ロールを用いて、実施例1と同様の評価をおこなった。結果を表1に示す。
<比較例2>
実施例1に記載の発泡体の短冊シートを実施例1のように回転軸へ巻き付け、クリーニングロールの螺旋部とした。その後、次の通り螺旋部を追加工した。短冊シートの長手方向の稜線の面取り加工(片刃ナイフでの研削)し、螺旋部の幅方向の両端の角部を丸めるよう加工した。このようしてクリーニングロールを得た。なお、完成したクリーニングロールの外周面には切れ目部や段差はなく、螺旋部の厚みは2.1mmであった。
このようにして作製したクリーニングロール及び実施例1と同等の条件で作製した帯電ロールを用いて、実施例1と同様の評価をおこなった。結果を表1に示す。
<比較例3>
実施例1に記載の発泡体の短冊シートを実施例1のように回転軸へ巻き付け、クリーニングロールの螺旋部とした。その後、次の通り螺旋部を追加工した。クリーニングロールの螺旋部に回転軸に沿った切れ目部を形成した。複数の切れ目部は、実施例1の回転軸の回転方向における段差同士の間隔と同等の間隔となるようにした。このようしてクリーニングロールを作製した。完成したクリーニングロールの回転軸に沿った切れ目部の深さは1.8mmであり、螺旋部の厚みは2.1mmであった。螺旋部の幅方向の両端部には角部があった。
このようにして作製したクリーニングロール及び実施例1の帯電ロールを用いて、実施例1と同様の評価をおこなった。結果を表1に示す。
Figure 0005915491
10 画像形成装置
14 帯電ロール(被清掃体の一例)
16 帯電装置
17 潜像形成装置
18 プロセスカートリッジ(組立体の一例)
26 現像装置
36 転写装置
100 クリーニングロール(清掃部材の一例)
100A 回転軸(回転する軸体の一例)
100B 螺旋部
100D 端部
100E 切れ目部(段差の一例)
100J 接触部
102 クリーニングロール(清掃部材の一例)
102A 回転軸
102B 螺旋部
102D 端部
102E 切れ目部(段差の一例)
102J 接触部
104 クリーニングロール(清掃部材の一例)
104A 回転軸
104B 螺旋部
104D 端部
104E 切れ目部(段差の一例)
104J 接触部
106 クリーニングロール(清掃部材の一例)
106A 回転軸(回転する軸体の一例)
106B 螺旋部
106D 端部
106E 切れ目部(段差の一例)
106J 接触部
108 クリーニングロール(清掃部材の一例)
108A 回転軸
108B 螺旋部
108D 端部
108E 段差
108J 接触部
110 クリーニングロール(清掃部材の一例)
110A 回転軸
110B 螺旋部
110D 端部
110E 切れ目部(段差の一例)
110J 接触部
114 クリーニングロール(清掃部材の一例)
114A 回転軸
114B 螺旋部
114D 端部
114E 切れ目部(段差の一例)
114J 接触部
116 クリーニングロール(清掃部材の一例)
116A 回転軸(回転する軸体の一例)
116B 螺旋部
116D 端部
116E 切れ目部(段差の一例)
116J 接触部
118 クリーニングロール(清掃部材の一例)
118A 回転軸
118B 螺旋部
118D 端部
118E 切れ目部(段差の一例)
118J 接触部
120 クリーニングロール(清掃部材の一例)
120A 回転軸
120B 螺旋部
120D 端部
120E 段差
120J 接触部

Claims (10)

  1. 軸体と、
    前記軸体の外周面に形成され螺旋状に突出して設けられ前記軸体の回転に伴い被清掃体と接触する接触部と、前記軸体の回転に伴い前記接触部の幅方向における前記接触部が前記被清掃体に先に接触する側に位置し前記軸体からの高さが前記接触部の高さから徐々に低くなり前記被清掃体に対して非接触とされる端部と、前記接触部をなす上面の幅方向全域に形成され、前記軸体の回転方向に向く一辺を有する切れ目部と、を有する螺旋部と、
    を備えた清掃部材。
  2. 前記軸体の軸方向と前記切れ目部との角度は、前記軸方向と前記螺旋部との角度よりも小さい、請求項1記載の清掃部材。
  3. 前記一辺は、前記螺旋部に形成された切れ目に対する回転方向上流側に形成されている、請求項1又は2の清掃部材。
  4. 前記切れ目部は、前記螺旋部の前記軸体側から前記接触部側に向かうに従い、より開いた状態に開口されて形成されている、請求項3記載の清掃部材。
  5. 前記切れ目部は複数設けられるとともに、前記軸体の軸方向においてオーバーラップされている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の清掃部材。
  6. 前記螺旋部は、短冊体の短辺と鋭角をなす方向に前記短辺に隣接する2つの長辺が互いに重なり合うように繰り返し巻かれて円柱状に変形された状態の変形体を、前記軸体の軸方向に螺旋状に巻き付けて形成され、
    前記切れ目部は、前記変形体を前記軸体の軸方向に螺旋状に巻き付けることで、前記変形体における2つの長辺が互いに重なり合う部分が開いて形成されている、
    請求項1、2、4又は5のいずれか一項に記載の清掃部材。
  7. 像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、
    前記帯電部材を被清掃体とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の清掃部材と、
    を備えた帯電装置。
  8. 請求項7に記載の帯電装置と、
    前記帯電装置によって帯電される像保持体と、
    を含み、
    画像形成装置本体に対して一体として交換可能となるように組立てられた組立体。
  9. 像保持体と、
    請求項7に記載の帯電装置と、
    前記帯電装置によって帯電された前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
    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、
    を備えた画像形成装置。
  10. 請求項8に記載の組立体を含んで構成され、前記組立体に備えられた像保持体に潜像を形成し、前記潜像をトナーによってトナー像に現像し、前記トナー像を被転写媒体に転写させる、画像形成部
    を備えた画像形成装置。
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