JP6273959B2 - 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
例えば、特許文献1には、「環状に巻いた帯であって少なくとも外周面が発泡体からなる、該外周面が被清掃体の表面と接触する清掃帯と、前記清掃帯の内周面に接触して前記被清掃体との間に該清掃帯を挟み込む、該清掃帯を、該被清掃体の表面の移動に伴って移動するように保持した、その移動する清掃帯を前記外周面に沿った循環経路に導く保持部材とを備えたことを特徴とする清掃器」が開示されている。
請求項1の発明は、無端のベルト形状を有し、被清掃部材の表面と接触して清掃を行う外周面に凸状部が点在しており、前記凸状部の高さが0.2mm以上2mm以下であり、前記外周面において前記凸状部が存在する領域の比率が5%以上70%以下であり、前記外周面を構成する発泡弾性層を有する画像形成装置用の清掃部材である。
請求項2の発明は、前記凸状部が、前記外周面に不規則に点在する請求項1に記載の画像形成装置用の清掃部材である。
請求項3の発明は、前記凸状部が、前記外周面において少なくとも幅方向の両端部に点在する請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置用の清掃部材である。
請求項4の発明は、前記凸状部が、前記外周面において周方向及び前記幅方向に点在する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材である。
請求項5の発明は、前記発泡弾性層の前記凸状部が存在する領域よりも前記凸状部以外の領域で厚さが薄くなるように厚さ方向に圧縮されている請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材である。
請求項7の発明は、被帯電体を帯電させる帯電部材を含む帯電ユニットと、前記帯電部材の表面を清掃する請求項6に記載の画像形成装置用の清掃ユニットと、を備える帯電装置である。
請求項8の発明は、前記画像形成装置用の清掃部材を支持する前記支持部材が、前記帯電ユニットと一体化されている請求項7に記載の帯電装置である。
請求項10の発明は、像保持体と、請求項7又は請求項8に記載の帯電装置を有し、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、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手段と、前記像保持体に形成された前記潜像を、トナーを含む現像剤によって現像して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である。
請求項1の発明によれば、前記凸状部の高さが上記範囲外である場合に比べ、高いクリーニング性が得られるともに被清掃部材に対する押圧力のムラが抑制される清掃部材が提供される。
以下、代表例として、ロール状の帯電部材(帯電ロール)を清掃する清掃部材として用いる場合について主に説明する。
本実施形態に係る清掃部材は、無端のベルト形状を有し、被清掃部材の表面と接触して清掃を行う外周面に凸状部が点在している。
一方、無端ベルト状の清掃部材は、簡素な定変位の構成で使用した場合でも、2本ロールによる張架の場合には外周面の一部が帯電ロールと接触する領域において帯電ロールの表面形状(円弧状)に弾性変形した状態で回転することで、管状のクリーニング部材に比べて帯電ロールに対する接触面積が大きくなり、帯電ロールに対する単位面積当たりの押圧力が低減される。低強度の1本ロールを用いた場合には、帯電ロールへの押圧変動を前記ロールが吸収し、帯電ロールへの押圧力を低減しつつ、押圧変動が低減される。そのため、クリーニングベルトを用いれば、帯電ロールによる感光体に対する押圧力の影響が抑制される反面、帯電ロールに対する押圧力が小さくなることで、帯電ロールに対するクリーニング性が低下し易い。
なお、本実施形態に係るクリーニングベルト100は、弾性層102からなる1層構造としてもよいし、内周面を構成する基材層と、外周面を構成する弾性層とを有する2層構造としてもよい。例えば、内周面を構成する基材層としては例えばポリアミド製の基材層が挙げられる。また、基材層と弾性層との間に接着層等の中間層を有する積層構造としてもよい。
以下、外周面を構成する弾性層102と、弾性層102の外周面に点在する凸状部104について主に説明する。
本実施形態に係るクリーニングベルト100は、外周面が弾性層102によって構成されている。図2Aに示すように、外周面を構成する弾性層102が、被清掃部材(帯電ロール)22の表面に対して押圧されて接触し、接触領域における表面形状(円弧状)に沿って弾性変形した状態で周方向に回転することで帯電ロール22の表面に付着しているトナー等の異物が除去される。若しくは、図2Bに示すように、帯電ロール22への押圧変動を前記ロール112が吸収し、帯電ロール22への押圧変動が低減される。
弾性層102の構成材料としては、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(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。
凸状部104は弾性層102により構成される外周面に点在している。
ここで「凸状部」とは、帯電ロール22と接触したときに、接触した凸状部における外周面の変形量が大きくなる高さ及び形状を有する部分を意味し、「凸状部が外周面に点在」とは、複数の凸状部がクリーニングベルトの外周面の1箇所に集合せずに不規則に又は規則的に配置していることを意味する。
また、凸状部104の幅(径)は、例えば1mm以上20mm以下であり、望ましくは2mm以上15mm以下である。
次に、本実施形態に係るクリーニング部材100の製造方法について説明する。
本実施形態に係るクリーニング部材100の製造方法は特に限定されず、例えば、弾性材料を用いて外周面に凸状部が点在する無端ベルトを成形してもよいし、平坦な弾性層の外周面に凸状部を形成する材料を付与して凸状部を形成してもよいし、凸状部を付与した弾性シートを成形した後に繋ぎ合わせて無端ベルトにしても良よいし、発泡弾性層として発泡弾性シートに対して凸状部以外の領域で厚さが薄くなるように厚さ方向に圧縮して凸状部を点在させてもよい。
例えば、目的とする凸状部の形状、大きさ、及び配置に応じた孔を有する金型を用意し、発泡弾性層を作製するための発泡ウレタンシートに対して外周面となる側から金型によって加熱圧縮を行う。これにより、金型の孔があいている箇所のみ凸形状が形成された発泡弾性シートが得られる。
そして、凸形状が外周面に位置するように発泡弾性シートの両端部を粘着テープ等で貼り合わせて無端のベルト状にすることで外周面に凸形状が点在した発泡弾性層が得られる。
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6は、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
電子写真感光体10は、例えば、導電性支持体上に下引層が配置され、その上に電荷発生層、及び電荷輸送層が順次配置された構造を有する。なお、電荷発生材料と電荷輸送材料とを同一の層(単層型感光層)に含有する単層型感光層を有するものでもよい。また、最表面層として保護層を備えた構成としてもよい。
帯電装置20は、被帯電体である電子写真感光体10に接触して帯電させる帯電部材(帯電ロール)22を含む帯電ユニットと、帯電部材22の表面を清掃する清掃ユニット114とを有する。
発泡弾性層22Bは単層構成からなるものであってよく、幾つもの機能を持った複数の異なる層からなる積層構成であってもよい。更には、発泡弾性層の上に表面処理を行ってもよい。
露光装置30としては、例えば、電子写真感光体10の表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は電子写真感光体10の分光感度領域にあるものがよい。半導体レーザの波長としては、例えば、780nm前後に発振波長を有する近赤外がよい。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザや青色レーザとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザも利用してもよい。また、露光装置30としては、例えばカラー画像形成のためにはマルチビーム出力するタイプの面発光型のレーザ光源も有効である。
現像装置40は、例えば、現像領域で電子写真感光体10に対向して配置されており、例えば、トナー及びキャリアからなる2成分現像剤を収容する現像容器41(現像装置本体)と、補給用現像剤収納容器(トナーカートリッジ)47と、を有している。現像容器41は、現像容器本体41Aとその上端を塞ぐ現像容器カバー41Bとを有している。
現像剤は、トナーとキャリアを含む二成分系現像剤が採用される。
トナーは、例えば、結着樹脂、着色剤、及び必要に応じて離型剤等の他の添加剤を含むトナー粒子と、必要に応じて外添剤と、を含んで構成される。
一次転写装置51、及び二次転写装置52としては、例えば、ベルト、ロール、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
クリーニング装置70は、筐体71と、筐体71から突出するように配設されるクリーニングブレード72と、クリーニングブレード72の電子写真感光体10回転方向下流側に配置される潤滑剤供給装置60と、を含んで構成されている。
なお、クリーニングブレード72は、筐体71の端部で支持された形態であってもよし、別途、支持部材(ホルダー)により支持される形態であってもよいが、本実施形態では、筐体71の端部で支持された形態を示している。
クリーニングブレード72を構成する材料としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。これらの中で、ウレタンゴムがよい。
ウレタンゴム(ポリウレタン)は、例えば、通常、ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されない。例えば、ポリオール(例えばポリエチレンアジペート、ポリカプロラクトンなどのポリエステルポリオール等)とイソシアネート(例えばジフェニルメタンジイソシアネート等)とからなるウレタンプレポリマーが挙げられる。また、ウレタンゴム(ポリウレタン)は、例えば、1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコールやこれらの混合物などの架橋剤を原料とするものよい。
潤滑剤供給装置60は、例えば、クリーニング装置70の内部であって、クリーニングブレード72よりも電子写真感光体10の回転方向上流側に設けられている。
(クリーニング部材1の作製)
長方形状の発泡ウレタン(EP−70;株式会社イノアックコーポレーション社製)シート(長さ:30mm、幅:224mm、厚み:5.0mm)に対して、厚みが2.0mmになるように、シート面積より大きいSUS板を用いて加熱圧縮した。SUS板は一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、各軸方向位置に少なくとも周方向に1か所、周方向は7mm間隔で全体の面積率が20%)の厚みが2.7mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いて、凸形状を付与したウレタンシートを作製した。
このシートの平面側ののり代部に両面テープを張り付けた後、φ8mmのシャフトに巻き付けて、平板上に押しつけ両面テープを密着させた。その後、シャフトから発泡ウレタンを抜き取り、凸形状を有する発泡ウレタンの無端ベルトを作製した。
−発泡弾性層の形成−
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の導電性支持体の表面に、厚さ1.5mmとなるように円筒状に被覆した。これを、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、研磨して円筒状の導電性発泡弾性層Aを得た。
(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、導電性発泡弾性層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。
(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
(クリーニング部材2の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、各軸方向位置に少なくとも周方向に1か所、周方向は不規則、全体の面積率が20%)の厚みが2.7mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材2を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
(クリーニング部材3の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、各周方向位置に少なくとも軸方向に1か所、軸方向は不規則、全体の面積率が6%)の厚みが2.7mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材3を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
(クリーニング部材4の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、軸・周方向に不規則、全体の面積率が15%)の厚みが2.7mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材4を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
(クリーニング部材5の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、軸方向両端45mm位置において各軸方向位置に少なくとも周方向に1か所、周方向は7mm間隔、全体の面積率が8%)の厚みが2.7mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材5を作製した。
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
(クリーニング部材6の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、軸方向両端45mm位置において軸・周共に不規則、全体の面積率が6%)の厚みが2.7mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材6を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
(クリーニング部材7の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、各軸方向位置に少なくとも周方向に1か所、周方向は不規則、全体の面積率が20%)の厚みが2.1mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材7を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
(クリーニング部材8の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、各軸方向位置に少なくとも周方向に1か所、周方向は不規則、全体の面積率が20%)の厚みが2.2mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材8を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
(クリーニング部材9の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、各軸方向位置に少なくとも周方向に1か所、周方向は不規則、全体の面積率が20%)の厚みが3.5mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材9を作製した。
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
(クリーニング部材10の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、各軸方向位置に少なくとも周方向に1か所、周方向は不規則、全体の面積率が20%)の厚みが4.0mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材10を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
(クリーニング部材11の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、一部分(軸方向幅15mm、周方向幅5mmの長方形を、各軸方向位置に少なくとも周方向に1か所、周方向は不規則、全体の面積率が20%)の厚みが4.2mm、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材11を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
(クリーニング部材12の作製)
加熱圧縮に用いるSUS板を、のり代部(長手方向の両縁5mmの領域)の厚み1mmとなる形状のものを用いた以外は、実施例1と同様にして、クリーニング部材12を作製した。
(帯電ロールの作製)
実施例1と同一の帯電ロールを使用した。
各例で作製したクリーニング部材と帯電ロールを用いて、帯電ロールへの押圧変動に起因する濃度ムラとクリーニング性の評価を行った。
なお、クリーニング部材の装着は、プロセスカートリッジに固定できる1本の樹脂シャフト(φ5)へクリーニング部材の内側を通し、帯電ロールとクリーニング部材の食い込み量が0.7mmとなるように、帯電ロールとクリーニング部材との軸間距離を調整した。具体的には、クリーニング部材及び帯電ロールを、上記のようにクリーニング部材を装着できるように改造したカラープリンター DocuPrintC2110(富士ゼロックス社製)のプロセスカートリッジへ装着し、下記の帯電ロールへの押圧変動に起因する濃度ムラとクリーニング性の評価を行った。なお、帯電ロールに印加する電圧、帯電ロールの回転速度、及び使用する現像剤は、各例で同じにした。
帯電ロールの押圧変動に起因する濃度ムラ評価試験は、10℃・20%の環境下において、濃度30%のハーフトーン画像を1枚出力して行った。すなわち、得られた濃度30%のハーフトーン画像について、目視で、以下の3段階評価で行った。
A:画質上の濃度ムラが発生していない
B:画質上の濃度ムラが発生しているものの許容できる
C:画質上の濃度ムラが許容できないレベルで発生している
クリーニング性評価試験は、帯電ロールの押圧変動に起因する濃度ムラ評価試験後、A4用紙上に画像平均密度5%の画質パターンを150,000枚印字した後に、濃度30%のハーフトーン画像を1枚出力して行った。得られた濃度30%のハーフトーン画像について、以下の3段階評価で行った。なお、帯電ロールの押圧変動に起因する濃度ムラ評価試験にて発生した濃度ムラは無視して評価を行った。なお、出力したA4用紙の端部(短辺の両端40mmの領域)と端部以外の領域についてそれぞれ評価した。
A: 画質上の濃度ムラが発生していない
B: 画質上の濃度ムラが発生しているものの許容できる
C: 画質上の濃度ムラが許容できないレベルで発生している
Claims (10)
- 無端のベルト形状を有し、被清掃部材の表面と接触して清掃を行う外周面に凸状部が点在しており、前記凸状部の高さが0.2mm以上2mm以下であり、前記外周面において前記凸状部が存在する領域の比率が5%以上70%以下であり、前記外周面を構成する発泡弾性層を有する画像形成装置用の清掃部材。
- 前記凸状部が、前記外周面に不規則に点在する請求項1に記載の画像形成装置用の清掃部材。
- 前記凸状部が、前記外周面において少なくとも幅方向の両端部に点在する請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置用の清掃部材。
- 前記凸状部が、前記外周面において周方向及び幅方向に点在する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材。
- 前記発泡弾性層の前記凸状部が存在する領域よりも前記凸状部以外の領域で厚さが薄くなるように厚さ方向に圧縮されている請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置用の清掃部材と、
前記画像形成装置用の清掃部材が周方向に回転するように前記画像形成装置用の清掃部材を支持する支持部材と、
を備える画像形成装置用の清掃ユニット。 - 被帯電体を帯電させる帯電部材を含む帯電ユニットと、
前記帯電部材の表面を清掃する請求項6に記載の画像形成装置用の清掃ユニットと、
を備える帯電装置。 - 前記画像形成装置用の清掃部材を支持する前記支持部材が、前記帯電ユニットと一体化されている請求項7に記載の帯電装置。
- 請求項7又は請求項8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、
請求項7又は請求項8に記載の帯電装置を有し、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
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手段と、
前記像保持体に形成された前記潜像を、トナーを含む現像剤によって現像して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。
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