JP5982858B2 - 画像形成装置用の清掃部材、帯電装置、画像形成装置用のユニット、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
また、特許文献2、3では、「螺旋形状とした清掃体により該汚染物に帯電部材を用いる方法」が提案されている。
また、特許文献4では、「螺旋形状とした清掃体の端部が帯電部材と接触しないように外側に配置すること」が提案されている。
請求項1に係る発明は、
芯体と、
前記芯体の外周面に、前記芯体の一端から他端にかけて、短冊状の弾性部材が螺旋状に配置された弾性層と、
前記芯体と前記弾性層とを接着するための接着層と、
前記弾性層の長手方向端部の一方又は両方が配置された前記芯体の外周面に、連続又は断続して設けられた直線状の溝であって、前記弾性層の長手方向に対して、前記溝の長さ方向が交差するようにして設けられ、かつ前記溝の長さ方向と交差する方向側に、間隔を持って複数設けられている直線状の溝と、
を備える画像形成装置用の清掃部材。
前記直線状の溝が、前記弾性層の長手方向に対して、前記溝の長さ方向が45度以上135度以下の範囲で角度を成すように設けられている請求項1に記載の画像形成装置用の清掃部材。
前記直線状の溝が、前記弾性層の幅方向両端から食み出るように設けられている請求項1又は2に記載の画像形成装置用の清掃部材。
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清掃部材であって、請求項1〜3のいずれか1項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4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帯電手段であって、請求項4に記載の帯電装置を有する帯電手段と、
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手段と、
前記像保持体に形成された前記潜像をトナーによって現像しトナー像とする現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
被清掃部材と、
前記被清掃部材の表面に接触して配置され、前記被清掃部材の表面を清掃する清掃部材であって、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材と、
を備える画像形成装置用のユニット。
請求項7に記載の画像形成装置用のユニットを少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
請求項7に記載の画像形成装置用のユニットを備える画像形成装置。
請求項2に係る発明によれば、直線状の溝の長さ方向を弾性層の長手方向に対して45度以上135度以下の範囲外とした場合に比べて、芯体からの弾性層の剥れが抑制された画像形成装置用の清掃部材を提供できる。
請求項3に係る発明によれば、直線状の溝が弾性層の幅方向両端から食み出ないように設けられている場合に比べ、芯体からの弾性層の剥れが抑制された画像形成装置用の清掃部材を提供できる。
請求項4に係る発明によれば、芯体の外周面に直線状の溝を一つ有する場合に比べ、芯体からの弾性層の剥れが抑制された画像形成装置用の清掃部材を提供できる。
請求項5、6に係る発明によれば、弾性層の長手方向端部の一方又は両方が配置された芯体の外周面に、直線状の溝を有さない画像形成装置用の清掃部材を備えた場合に比べ、帯電部材の清掃不良による帯電性能の低下に起因する画像欠陥が抑制されたプロセスカートリッジ、画像形成装置を提供できる。
請求項8、9に係る発明によれば、弾性層の長手方向端部の一方又は両方が配置された芯体の外周面に、直線状の溝を有さない画像形成装置用の清掃部材を備えた場合に比べ、被清掃部材の清掃不良による性能の低下に起因する画像欠陥が抑制されたプロセスカートリッジ、画像形成装置を提供できる。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材を示す概略斜視図である。図2は、本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材の概略平面図である。図3は、本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材の芯体の外周面を示す概略構成図である。図4は、本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材における弾性層を示す拡大断面図である。
なお、図3(A)は、芯体の外周面の平面図に相当する図であり、図3(B)は、図3(A)のB−B断面図に相当する図である。
また、図4は、図1のA−A断面図、つまり、弾性層の長手方向(「螺旋方向」という場合がある)に対して直交方向に沿った断面図である。
弾性層100Bは、例えば、芯体の外周面に、芯体の一端から他端にかけて、短冊状の弾性部材100C(以下、短冊100Cと称する)を螺旋状に巻き付けて形成されている。具体的には、弾性層100Bは、例えば、芯体100Aの一端から他端にかけて、芯体100Aを螺旋軸とし、短冊100Cを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。
なお、本実施形態では、弾性層100Bの長手方向端部の両方が配置された芯体100Aの外周面には、直線状の溝110が設けられている態様を示している。
そして、この投錨効果を発現する直線状の溝110を短冊100Cの巻き付け方向(弾性層100Bの螺旋方向)に対して交差させて設けることで、弾性層100Bが収縮する方向に(つまり弾性層100Bの長手方向に沿った方向)に働く反発弾性力が弾性層100Bの幅方向側に分散されると考えられる。
芯体100Aに用いる材質としては、金属(例えば、快削鋼又はステンレス鋼等)、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、芯体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。
直線状の溝110は、弾性層100Bの長手方向端部の一方又は両方が配置された芯体100Aの外周面に設けられている。
直線状の溝110は、連続して設けられていてもよいし、目的とする間隔で断続して設けられていてもよい。なお、本実施形態では、連続して設けられた直線状の溝110を示している。
そして、直線状の溝110は、その長さ方向が弾性層100Bの長手方向(弾性層100Bの螺旋方向)に対して交差するようにして設けられている。
なお、弾性層100Bにおいて、芯体100Aの外周面に設けられた直線状の溝110上に配置される長手方向端部の一方又は両方とは、弾性層100Bの長手方向両端から中央部に向かって10mm以内(望ましくは5mm以内)の部分である。
この角度の範囲内で、直線状の溝110を設けることで、弾性層100Bが収縮する方向に(つまり弾性層100Bの長手方向に沿った方向)に働く反発弾性力が、弾性層100Bの幅方向側であって、弾性層100Bの長手方向に沿った方向に対してより大きな角度を持つ方向に分散されると考えられることから、直線状の溝110による投錨効果が高まり、芯体100Aからの弾性層100Bの剥れ難くなる。
但し、本実施形態では、直線状の溝110は、その長さ方向が弾性層100Bの長手方向(弾性層100Bの螺旋方向)とが成す角度90度なるように設けた態様を示している。
なお、図3中、当該角度をθt、直線状の溝110の長さ方向をQt、弾性層100Bの長手方向(弾性層100Bの螺旋方向)をP(図2中の弾性層100Bの長手方向P(螺旋方向)に相当)で示している。
これにより、弾性層100Bの幅方向全域にわたって、直線状の溝110による投錨効果が発現し、芯体100Aからの弾性層100Bの剥れ難くなる。
なお、断続的に直線状の溝110を設ける場合、溝部が弾性層100Bの幅方向両端辺に位置させることがよい。
これにより、直線状の溝110による投錨効果が高まり、芯体100Aからの弾性層100Bの剥れ難くなる。
なお、本実施形態では、直線状の溝110を5つ設けた態様を示しているが、一つのみ設けてもよい。
直線状の溝110の深さDt(最大深さ:図3参照)は、 0.01mm以上1.0mm以下(望ましくは0.03mm以上0.5mm以下、より望ましくは0.05mm以上 0.15mm以下)であることがよい。
直線状の溝110を複数設ける場合、溝同士の間隔Rt(図3参照)は、0.1mm以上1.0mm以下(望ましくは0.2mm以上0.8mm以下、より望ましくは0.3mm以上0.7mm以下)
直線状の溝110の断面形状(幅方向に沿って切断した断面形状)は、特に制限はなく、直線状の溝110を形成するための治具に応じた形状とすればよい。
接着層としては、芯体100Aと弾性層100Bとを接着し得るものであれば、特に制限はないが、例えば、両面テープ、その他接着剤により構成される。
弾性層100Bは、清掃能が高まる観点から、発泡セル(気泡)を有する材料(いわゆる発泡体)で構成された発泡弾性層であることがよい。無論、弾性層100Bは、非発泡体で構成されていてもよい。
弾性層100Bの材料としては、例えば、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、EPDM、NBR、CR、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、又は2種類以上をブレンドしてなる材料が挙げられる。
なお、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、ポリーエーテルポリオールやアクリルポリオール等)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)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)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。
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。
ここで、シリコーンオイル以外の整泡剤として具体的には、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、特開2005−301000に記載のシリコーン系整泡剤を用いない製法も適用できる。
なお、エステル系発泡ポリウレタンが、シリコーンオイル以外の整泡剤を用いたか否かは、成分分析により、「Si」を含むか否かで判断される。
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)を用いて、清掃部材の周方向は固定した状態で、1mm/sのトラバース速度にて清掃部材の長手方向(軸方向)へスキャンさせて弾性層厚み(弾性層肉厚)のプロファイルの測定を行う。その後、周方向位置をずらし同様の測定を行う(周方向位置は120°間隔、3箇所)。このプロファイルを基に弾性層100Bの厚みの算出を行う。
この被覆率を上記範囲よりも大きいと、弾性層100Bが被清掃部材に接触する時間が長くなるため、清掃部材の表面に付着する付着物が被清掃部材へ再汚染する傾向が高くなる一方で、被覆率が上記範囲より小さいと、弾性層100Bの厚み(肉厚)が安定し難くなり、清掃能力が低下する傾向となる。
螺旋幅R1とは、弾性層100Bの清掃部材100の軸方向Q(芯体軸方向)に沿った長さを意味する。
螺旋ピッチR2とは、弾性層100Bの清掃部材100の軸方向Q(芯体軸方向)に沿った、隣合う弾性層100B間の長さを意味する。
また、弾性層100Bとは100Paの外力印加により変形しても、もとの形状に復元する材料から構成される層をいう。
弾性層100Bが2本以上の短冊100Cを芯体100Aに螺旋状に巻き付けた構成を用いることで、清掃部材100のクリーニング性能が向上し易くなる。
短冊100Cの巻き付ける本数は数が多いほどクリーニング性能向上の効果が得られるが、巻き付けた際の弾性層100Bの螺旋幅R1は、例えば3mm以上25mm以下、好ましくは3mm以上10mm以下であることがよい。
螺旋幅R1が3mm以下の場合、弾性層100Bを構成する短冊100Cを2本以上用いても十分なクリーニング性能向上の効果が得られない場合がある。
特に、弾性層100Bが、例えば、2本の短冊100Cの接着面の長手方向の辺を互いに接触させた状態で螺旋状に巻き付けて配置された場合(図5参照)、同一の螺旋幅R1で1本の弾性部材を用いた場合(図4)と比較して、被清掃体への高い接触圧がもたらされることからより優れたクリーニング性能が得られ易くなると考えられる。
図6は、本実施形態に係る清掃部材100の製造方法の一例を示す工程図である。
なお、直線状の溝110の形成方法は、これに限られるものではない。
この伸びは、短冊100Cが芯体100Aに巻き付く曲率半径と短冊100Cの厚みにより制御され、短冊100Cが芯体100Aに巻き付く曲率半径は芯体100Aの外径及び短冊100Cの巻き付け角度により制御される。
短冊100Cの厚みとしては、例えば、1.5mm以上4mm以下程度がよく、望ましくは1.5mm以上3.0mm以下である。また、短冊100Cの幅としては、弾性層100Bの被覆率が上記範囲となるように調整することがよい。また、短冊100Cの長さは、例えば、芯体100Aに巻き付ける領域の軸方向長さと巻き角度と巻き付ける際の張力により決定される。
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7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。
なお、記録用紙24は、用紙収納容器28から取出ローラ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。
ここでは、清掃部材100を帯電部材14へ常時当接させ、帯電部材14と従動させて使用する方法に関して説明を行うが、清掃部材100は常時接触させて従動による使用でもよいし、帯電部材14のクリーニング時のみ接触させ従動する使用でもよい。また、清掃部材100は、帯電部材14のクリーニング時のみ接触させ、別駆動により帯電部材14に対して周速差を付けても構わない。但し、清掃部材100を常時帯電部材14へ接触させて周速差を付ける方法は帯電部材14上の汚れを清掃部材100へ溜め込み、帯電ロールへ再付着させ易くなることから、望ましくない。
以下、帯電部材の説明をするが、以下の構成に限定されるものではない。
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。
(クリーニングロール1の作製)
厚さ2mmの発泡ポリウレタン(EPM−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の両面テープを貼付け、幅6mm、長さ757の短冊を切り出した。
但し、短冊は、形成する弾性層の長手方向両端から中央部に向かって5mmまでの両端部がそれぞれ段付金属芯体の外周面に設けた直線状の溝(長さ方向端部を除く)を覆うようにして、段付金属芯体を巻き付けた。
表1に従った条件で、ケガキ針を用いて芯体100Aの外周面を切削して、直線状の溝(所謂ケガキ溝)を形成した以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜14のクリーニングロールを得た。
芯体100Aの外周面に直線状の溝(所謂ケガキ溝)を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、比較例1のクリーニングロールを得た。
各例で得られたクリーニングロールを、カラー複写機であるDocu Centre−III:富士ゼロックス社製」のドラムカートリッジに、帯電ロールと従動するように装着した。
そして、A4用紙で300,000枚の印字テストを行った。
テスト終了後に各クリーニングロールの弾性層の長手方向端部の剥がれの有無を目視により判定した。なお、ここで判定した、クリーニングロールの弾性層の剥れ発生の状態は、弾性層の長手方向一端部又は両端が芯体から1mm以上離れた状態を示す。
また、テスト終了後に、A4用紙に濃度50%のハーフトーン画像を印字し、色点、濃度ムラについての画質評価を行った。
評価基準は以下の通りである。
◎:剥れ発生なし
○:剥れが発生した弾性層長さが2mm以下
△:剥れが発生した弾性層長さが2mmより大きく10mm以下
×:剥れが発生した弾性層長さが10mmを超える
◎:色点が未発生
○;色点が部分点に発生(実使用上問題なし)
△;軽微な色点が発生(実使用上問題となることがある)
×:色点が発生(実使用上問題有り)
◎:濃度ムラが未発生
○;濃度ムラが部分点に発生(実使用上問題なし)
△;軽微な濃度ムラが発生(実使用上問題となることがある)
×:濃度ムラが発生(実使用上問題有り)
なお、本評価で適用する帯電ロールについては、以下の作製方法により作製したものを使用した。
下記混合物をオープンロールで混練りし、SUS416からなる直径6mmの導電性支持体表面に、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、研磨し円筒状の導電性弾性層Aを得た。
・ゴム材 ・・・・100質量部
(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)
・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
下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Aを、メタノールで希釈し、導電性弾性層Aの表面に浸漬塗布した後、140℃で15分間加熱乾燥し、厚さ4μmの表面層を形成し、導電性ロールを得た。これを帯電ロールとした。
・高分子材料 ・・・・100質量部
(共重合ナイロン)アラミンCM8000:東レ社製
・導電剤 ・・・・・30質量部
(アンチモンドープ酸化スズ)SN−100P:石原産業社製
・溶剤(メタノール) ・・・・500質量部
・溶剤(ブタノール) ・・・・240質量部
Claims (9)
- 芯体と、
前記芯体の外周面に、前記芯体の一端から他端にかけて、短冊状の弾性部材が螺旋状に配置された弾性層と、
前記芯体と前記弾性層とを接着するための接着層と、
前記弾性層の長手方向端部の一方又は両方が配置された前記芯体の外周面に、連続又は断続して設けられた直線状の溝であって、前記弾性層の長手方向に対して、前記溝の長さ方向が交差するようにして設けられ、かつ前記溝の長さ方向と交差する方向側に、間隔を持って複数設けられている直線状の溝と、
を備える画像形成装置用の清掃部材。 - 前記直線状の溝が、前記弾性層の長手方向に対して、前記溝の長さ方向が45度以上135度以下の範囲で角度を成すように設けられている請求項1に記載の画像形成装置用の清掃部材。
- 前記直線状の溝が、前記弾性層の幅方向両端から食み出るように設けられている請求項1又は2に記載の画像形成装置用の清掃部材。
- 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清掃部材であって、請求項1〜3のいずれか1項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4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帯電手段であって、請求項4に記載の帯電装置を有する帯電手段と、
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手段と、
前記像保持体に形成された前記潜像をトナーによって現像しトナー像とする現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。 - 被清掃部材と、
前記被清掃部材の表面に接触して配置され、前記被清掃部材の表面を清掃する清掃部材であって、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材と、
を備える画像形成装置用のユニット。 - 請求項7に記載の画像形成装置用のユニットを少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。 - 請求項7に記載の画像形成装置用のユニットを備える画像形成装置。
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