JP6854941B2 - クリーナーおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
画像形成装置の像担持体の表面を帯電させる帯電材料からなる被清掃部材に回転しながら接触して、該被清掃部材に付着した異物を除去する異物除去部を有するクリーナーにおいて、
前記異物除去部は、シャフトの外面に螺旋状に配設された連続気泡構造の連続気泡フォームからなり、該連続気泡フォームの外表面および連続気泡の内壁面に樹脂コーティング層が設けられており、該連続気泡フォームの引張強度が該樹脂コーティング層を設ける前に比べて20〜30%増加していることを要旨とする。
また、本願の請求項2は、
画像形成装置の像担持体の表面を帯電させる帯電材料からなる被清掃部材に回転しながら接触して、該被清掃部材に付着した異物を除去する異物除去部を有するクリーナーにおいて、
前記異物除去部は、シャフトの外面に螺旋状に配設された連続気泡構造の連続気泡フォームからなり、該連続気泡フォームの外表面および連続気泡の内壁面に樹脂コーティング層が設けられており、該連続気泡フォームの密度が該樹脂コーティング層を設ける前に比べて5〜60%増加していることを要旨とする。
請求項1または2に係る発明によれば、連続気泡フォームからなる螺旋状の異物除去部は、外表面および連続気泡の内壁面に樹脂コーティング層が設けられているので、例えば帯電ローラ(被清掃部材)から発生する放電生成物質に晒された状態で使用されても、連続気泡フォームの異物除去部が早期に劣化するのを防止し得る。これにより、クリーナーの使用中に、螺旋状に配設した異物除去部を形成する連続気泡フォームが千切れることがなく、従って千切れたフォーム片が飛散することがないので、像担持体としての感光体ドラムや帯電ローラの機能を阻害しない。
前記連続気泡フォームはポリウレタンフォームであり、前記樹脂コーティング層はエマルジョン樹脂を乾燥付着させたものであることを要旨とする。
この発明によれば、樹脂コーティング層をなすエマルジョン樹脂がポリウレタンフォームの連続気泡内部へ進入して該連続気泡の内壁面にも付着する。このためエマルジョン樹脂は、ポリウレタンフォームの外表面だけでなく連続気泡の内壁面にも及んで均一な樹脂コーティング層になる。
前記エマルジョン樹脂は、アクリル樹脂、フッ素樹脂、酢酸ビニル樹脂から選択された何れか1つであることを要旨とする。
この発明によれば、異物除去部の外表面および連続気泡の内壁面に、アクリル樹脂からなる樹脂コーティング層や、フッ素樹脂からなる樹脂コーティング層や、酢酸ビニル樹脂からなる樹脂コーティング層を選択的に設けることが可能である。
前記異物除去部は、前記樹脂コーティング層を設けた該異物除去部を前記被清掃部材の外周面に接触させた状態で、前記シャフトを前記被清掃部材の回転に連れ回り回転させるようになっていることを要旨とする。
この発明によれば、シャフトの外面に螺旋状に配設された異物除去部の外表面に樹脂コーティング層が設けられているので、該異物除去部に千切れが発生する可能性を抑制し得る。
画像形成装置の像担持体の表面を帯電させる帯電材料からなる被清掃部材の表面に回転しながら接触して、該被清掃部材の表面に付着した異物を除去する異物除去部を有するクリーナーの製造方法であって、
前記異物除去部を構成する連続気泡フォームのシートにコーティング用樹脂を含浸させる工程と、
前記シートに含浸させた前記コーティング用樹脂を乾燥させることで、該シートの外表面および前記連続気泡の内壁面に樹脂コーティング層を形成する工程と、
前記樹脂コーティング層を形成した連続気泡フォームをシャフトの外面に螺旋状に取り付ける工程と、を備え、
前記連続気泡フォームの引張強度が前記樹脂コーティング層を設ける前に比べて20〜30%増加するように当該樹脂コーティング層を形成することを要旨とする。
また、請求項7に係る発明は、
画像形成装置の像担持体の表面を帯電させる帯電材料からなる被清掃部材の表面に回転しながら接触して、該被清掃部材の表面に付着した異物を除去する異物除去部を有するクリーナーの製造方法であって、
前記異物除去部を構成する連続気泡フォームのシートにコーティング用樹脂を含浸させる工程と、
前記シートに含浸させた前記コーティング用樹脂を乾燥させることで、該シートの外表面および前記連続気泡の内壁面に樹脂コーティング層を形成する工程と、
前記樹脂コーティング層を形成した連続気泡フォームをシャフトの外面に螺旋状に取り付ける工程と、を備え、
前記連続気泡フォームの密度が前記樹脂コーティング層を設ける前に比べて5〜60%増加するように当該樹脂コーティング層を形成することを要旨とする。
請求項6または7に係る発明によれば、異物除去部を構成する連続気泡フォームの外表面および連続気泡の内壁面に樹脂コーティング層を好適に形成することができる。
前記樹脂コーティング層をなす樹脂は、エマルジョン樹脂であることを要旨とする。
この発明によれば、エマルジョン樹脂の樹脂コーティング層を連続気泡フォームに施すことができる。
実施例のクリーナー30は、図1に示すように、シャフト32と、該シャフト32の外周面に配設された異物除去部34とから構成されている。前記シャフト32は金属の真直な丸棒部材であり、その長手方向の両端部が軸受部(図示せず)で回転自在に支持されるようになっている。なお、前記シャフト32の材質は金属に限られず、熱硬化性もしくは熱可塑性の樹脂を材質としてもよく、更に炭素繊維の複合材料からなる丸棒部材であってもよい。また、前記異物除去部34は、弾力性を有する帯状の部材であって、前記シャフト32の外面に螺旋状に巻き付けることで配設されている。実施例に係るクリーナー30は、図6に示す従来のクリーナー20と同様に、前記異物除去部34の外面である拭取り面34bを前記帯電ローラ18の外周面18aに接触させた状態で、前記シャフト32と共に軸回りに回転させられる。
前記異物除去部34は、連続気泡構造の連続気泡フォームから形成されている。この異物除去部34は、図4に示すように、前記シャフト32へ取付ける前は、真っ直ぐな角棒状の帯状部材であり、その長手方向と直交して破断した断面が長方形になっている。そして、前記長方形における断面の長い辺を取付面34aとすることで、前記シャフト32の回転に伴って生ずる摩擦に対して、安定した回転が確保される。また異物除去部34は、長手方向に延在して前記シャフト32の外面に密着する前記取付面34aと、該取付面34aの裏側において前記帯電ローラ18の外周面18aに接触する拭取り面34bと、これら取付面34aおよび拭取り面34bの間にあって長手方向へ延在する第1側面34cおよび第2側面34dとを備えている。この異物除去部34は、前記シャフト32の外面に前記取付面34aが適宜の接着手段により接着されて、該シャフト32に沿って螺旋状に軸線方向へ巻回されて延在している。
実施例の異物除去部34は、連続気泡フォーム、例えばポリウレタンフォームの外表面および連続気泡を画成する骨格の壁面に、後述する樹脂コーティング層36が設けられている。この樹脂コーティング層36は、ポリウレタンフォームの連続気泡に物理的強度を与えることができる。これにより、前記帯電ローラ18(被清掃部材)に接触するよう配設されたクリーナー30の異物除去部34は、前記放電生成物質に晒された状態で使用しても、所定の耐用期間に亘ってポリウレタンフォームの劣化が抑えられ、該ポリウレタンフォームが千切れて飛散するおそれが減少する。
実施例のクリーナー30を含む複数の形態のクリーナーについて、異物除去部34の物性等の評価試験を行った。この評価試験では、前記異物除去部34の形態の違い、前記樹脂コーティング層36の有無の違い、樹脂コーティング層36の材質の違い等による各種クリーナーにおける異物除去部34の千切れ発生有無の判定と、密度、引張強度および伸び等を測定した。図2に、評価試験の内容および試験結果を示す。
実施例A1および実施例A2は、樹脂コーティング層36をアクリル樹脂で形成したものである。ここで、アクリル樹脂は、昭和電工株式会社製:AT−115を採用した。実施例A1と実施例A2とは、樹脂コーティング層36を形成するアクリル樹脂のコーティング量を異ならせることで固形分増加量が異なっている。すなわち、実施例A1では固形分増加量が24%であり、実施例A2では固形分増加量が35%である。
実施例F1および実施例F2は、樹脂コーティング層36をフッ素樹脂で形成したものである。ここで、フッ素樹脂は、ダイキン株式会社製:EK−3709S21Rを使用した。実施例F1と実施例F2とは、樹脂コーティング層36を形成するフッ素樹脂のコー15 ティング量を異ならせることで固形分増加量が異なっている。すなわち、実施例F1では固形分増加量が21%であり、実施例F2では固形分増加量が33%である。
実施例V1および実施例V2は、樹脂コーティング層36を酢酸ビニル樹脂で形成したものである。ここで、酢酸ビニル樹脂は、昭和電工株式会社製:BX−8400を使用した。実施例V1と実施例V2とは、樹脂コーティング層36を形成する酢酸ビニル樹脂のコーティング量を異ならせることで固形分増加量が異なっている。すなわち、実施例V1では固形分増加量が28%であり、実施例V2では固形分増加量が43%である。
比較例1および比較例2は、螺旋巻き形態の異物除去部34を備えたものである。ここで、比較例1は、樹脂コーティング層36を設けない異物除去部34について、帯電ローラ18に電圧を印加した状態で試験を実行した場合であり、比較例2は、樹脂コーティング層36を設けない異物除去部34について、帯電ローラ18に電圧を印加しない状態で試験を実施した場合である。
前記評価試験においては、各実施例および各比較例において、同一の設定時間(10,000分)に亘って異物除去部34により帯電ローラ18の外表面16aをクリーニングした後に、該異物除去部34のポリウレタンフォームに千切れが発生したか否かを目視確認した。ここで、異物除去部34のポリウレタンフォームに千切れが発生していない場合には良好「○」と評価し、該ポリウレタンフォームに千切れが発生していた場合には不良「×」と評価した。この評価における10,000分は、従来の耐久評価時間よりも長いものである。
異物除去部34の密度を、JIS K7222(発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方)に準拠した測定方法に基づいて測定した。ここで密度は、樹脂コーティング層36を設けていない異物除去部の密度(塗布前密度)と、樹脂コーティング層36を設けた異物除去部34の密度(塗布後密度)とを夫々測定した。
異物除去部34の引張強度を、JIS K6400−5(引張強さ、伸び及び引裂強さの求め方)に準拠した測定方法に基づいて測定した。ここで引張強度は、樹脂コーティング層36を設けていない異物除去部の引張強度(塗布前引張強度)と、樹脂コーティング層36を設けた異物除去部34の引張強度(塗布後引張強度)とを夫々測定した。
異物除去部34の伸びを、JIS K6400−2(引張強さ、伸び及び引裂強さの求め方)に準拠した測定方法に基づいて測定した。ここで伸びは、樹脂コーティング層36を設けていない異物除去部の伸び(塗布前伸び)と、樹脂コーティング層36を設けた異物除去部34の伸び(塗布後伸び)とを夫々測定した。
異物除去部34の硬さを、JIS K6400−2:2012D法(硬さ及び圧縮応力−ひずみ特性の求め方:元厚に対して25%圧縮して20秒後の応力値を測定する方法)に準拠した測定方法に基づいて測定する。ここで硬さは、樹脂コーティング層36を設けていない異物除去部の硬さ(塗布前硬さ)と、樹脂コーティング層36を設けた異物除去部34の硬さ(塗布後硬さ)とを夫々測定した。
先ず、図2に示す比較例1から明らかなように、螺旋巻き形態の異物除去部34を備えたクリーナーにおいて、該異物除去部34に樹脂コーティング層36を設けていない場合では、帯電ローラ18に電圧を印加していなければ、ポリウレタンフォームの千切れの発生は確認できず、良好「○」と評価された。しかし、螺旋巻き形態の異物除去部34を備えたクリーナー30において、該異物除去部34に樹脂コーティング層36を設けていない場合で、かつ帯電ローラ18に電圧を印加していると、ポリウレタンフォームの千切れ発生が確認されて不良「×」と評価された。従って、螺旋巻き形態の異物除去部34では、帯電ローラ18に電圧を印加することが、ポリウレタンフォームの千切れが発生する原因であることが確認された。
JIS K7222に基づく異物除去部の密度は、実施例A1,A2,F1,F2,V1,V2において、夫々70→87kg/m3(24%増加)、70→95kg/m3(35%増加)、70→85kg/m3(21%増加)、70→93kg/m3(33%増加)、70→90kg/m3(28%増加)、70→100kg/m3(43%増加)であった。すなわち、異物除去部の密度の増加分は約20〜45%であった。
従って、実施例A1,A2,F1,F2,V1,V2における樹脂コーティング層36の増加分(固形分増加量)は、前記密度の増加分であるから、夫々24%、35%、21%、33%、28%、43%である。ここで、前述した如く、実施例A1,A2,F1,F2,V1,V2では、何れも異物除去部34のポリウレタンフォームの千切れが発生しなかったことに鑑みると、樹脂コーティング層36による固形部増加量を20%以上とすることで、異物除去部34の材質であるポリウレタンフォームに千切れの発生を有効に防止し得ることが確認された。
JIS K6400−5に基づく異物除去部34の引張強度は、樹脂コーティング層36を設けていない異物除去部では167.9kg/m3で程度であった。これに対して、樹脂コーティング層36を設けた異物除去部34の引張強度は、実施例A1,A2,F1,F2,V1,V2において、夫々167.9→198.6kg/m3(18%増加)、167.9→212.5(27%増加)、167.9→195.1(16%増加)、167.9→209.8(25%増加)、167.9→200.2(19%増加)、167.9→214.5(28%増加)であった。すなわち、異物除去部の引張強度は、実施例A1,F1,V1では16〜19%増加すると共に、樹脂コーティング層36を形成する樹脂量を更に多くした実施例A2,F2,V2では25〜28%増加している。従って、樹脂コーティング層36(固形分)を形成する樹脂量を多くすることで、異物除去部34の引張強度を増加させ得ることが確認された。
JIS K7222に基づく異物除去部の伸びは、樹脂コーティング層36を設けていない異物除去部では144%であった。これに対して、樹脂コーティング層36を設けた異物除去部34では、実施例A1,A2,F1,F2,V1,V2において、夫々144→152%、144→192%、144→150%、144→190%、144→155%、144→190%であった。すなわち、実施例A1,F1,V1よりも実施例A2,F2,V2のほうが、破断するまでの伸びが大きくなっており、樹脂コーティング層36(固形分)を形成する樹脂量を多くすることで、異物除去部34の伸びを大きくさせ得ることが確認された。
JIS K6400−2:2012D法に基づくポリウレタンフォームの硬さは、樹脂コーティング層36を設けていない場合が72N程度であった。これに対して、樹脂コーティング層36を設けた場合の硬さは、実施例A1,A2,F1,F2,V1,V2において何れも73N程度であった。従って、異物除去部34の硬さは、樹脂コーティング層36を設けた場合でも微増に留まることが確認された。これは、樹脂コーティング層36が設けられた異物除去部34を備えたクリーナー30は、該異物除去部34の拭取り面34bを帯電ローラ18の外周面18aに接触させた状態で回転する際の抵抗が微増に抑えられて、従来同様の画像形成装置の駆動源を使用できることを意味する。
次に、前述のように構成された実施例のクリーナー30の製造方法について、図3〜図5を引用して説明する。
先ず、図示しないポリウレタンフォームのブロック体から、図3(a)に示す形状のシート38を切り出す。シート38は、その厚みが前記異物除去部34の高さHと同じであり、複数の異物除去部34にカット可能な縦横サイズとする。
次に、図3(b)に示すように、前記シート38を、貯留槽42内に貯留されたエマルジョン樹脂EM内に浸漬させて、該エマルジョン樹脂EMを該シート38に含浸させる。エマルジョン樹脂EMは、前記アクリル樹脂、フッ素樹脂または酢酸ビニル樹脂の何れかの樹脂の微細粒を水中に分散させてあると共に、浸透剤および消泡剤が添加されている。ここで、浸透剤は、ポリウレタンフォームの連通気泡内へエマルジョン樹脂EMが進入するのを助けるものであり、実施例ではジオクチルスルホンコハク酸ナトリウムが使用される。また、消泡剤は、エマルジョン樹脂EMの泡立ちを防ぎ、ポリウレタンフォームの連通気泡内への濡れ性を高める。実施例ではサンノプコ株式会社製:NOPCONXZが使用される。
次に、図3(c)に示すように、エマルジョン樹脂EMが含浸したシート38を、該シート38の厚みより狭い所要間隔に位置調整した含浸量調整ローラ44,44間に通過させて、エマルジョン樹脂EMの余剰分をシート38から絞り出し、所定量のエマルジョン樹脂が該シート38に含浸した状態とする。そして、シート38を含浸量調整ローラ44,44間に通過させることで、該シート38を構成するポリウレタンフォームの外表面および連通気泡の内壁面に、エマルジョン樹脂EMが均等に行き渡るようにし得る。
次に、図3(c)に示すように、所定量のエマルジョン樹脂EMが含浸している前記シート38を、恒温手段46内に保持して、所定温度(実施例では50℃)で所定時間(実施例では3時間)に亘って加熱して、該エマルジョン樹脂EMに含まれた水分を蒸発させる。そして、エマルジョン樹脂EMの水分が完全に蒸発させることで、シート38を構成するポリウレタンフォームの外表面および連通気泡の内壁面に、樹脂固形分からなる前記樹脂コーティング層36を形成する。
次に、図3(c)に示すように、樹脂コーティング層36が設けられたシート38において、前記異物除去部34の取付面34aとなる外面に、接着手段を装着する。実施例では、接着手段として、両面テープ37が採用される。
次に、図3(c)に示すように、樹脂コーティング層36が形成されると共に両面テープ37が装着された前記ポリウレタンフォームからなるシート38を、該シート38の縦方向において、第1カッタ48により前記異物除去部34の幅Wと同じ間隔毎に短冊状にカットする。また、短冊状にカットしたシート38を、該シート38の横方向において、第2カッタ50により前記異物除去部34の長さLと同じ長さにカットする。これにより、図4に示すように、短手方向の断面が幅W、高さHの矩形状をなすと共に、長さLの角棒状をなす異物除去部34が成形される。
次に、図5に示すように、異物除去部34の取付面34aを、該取付面34aに配設した前記両面テープ37を利用して前記シャフト32の外面に接着しながら、当該異物除去部34をシャフト32の外面に螺旋状に取り付ける。これにより、螺旋巻き形態の異物除去部34を備えた実施例のクリーナー30が形成される。
本発明に係るクリーナーは、実施例に限らず種々の変更が可能である。
(1)異物除去部は、実施例の外形形状に限らず、様々な形状のものを採用することが可能である。
(2)シャフトの外面に螺旋状に配設される異物除去部の巻回ピッチは、様々に変更可能である。
(3)シャフトの外面に螺旋状に配設される異物除去部は、複数本を巻き付けるようにして形成することも可能である。
(4)異物除去部の製造方法は、シートの形成時に、シートの長さを異物除去部と同じ長さに予めカットするようにしてもよい。また、異物除去部の長さにカットしたシートをエマルジョン樹脂を含浸させる工程と、該エマルジョン樹脂を含浸したシートを加熱して樹脂コーティング層を形成する工程と、樹脂コーティング層が形成されたシートを、異物除去部の幅にカットする工程とを、非連続で実行するようにしてもよい。
34b 拭取り面(外表面),36 樹脂コーティング層,38 シート
Claims (8)
- 画像形成装置の像担持体の表面を帯電させる帯電材料からなる被清掃部材に回転しながら接触して、該被清掃部材に付着した異物を除去する異物除去部を有するクリーナーにおいて、
前記異物除去部は、シャフトの外面に螺旋状に配設された連続気泡構造の連続気泡フォームからなり、該連続気泡フォームの外表面および連続気泡の内壁面に樹脂コーティング層が設けられており、該連続気泡フォームの引張強度が該樹脂コーティング層を設ける前に比べて20〜30%増加している
ことを特徴とするクリーナー。 - 画像形成装置の像担持体の表面を帯電させる帯電材料からなる被清掃部材に回転しながら接触して、該被清掃部材に付着した異物を除去する異物除去部を有するクリーナーにおいて、
前記異物除去部は、シャフトの外面に螺旋状に配設された連続気泡構造の連続気泡フォームからなり、該連続気泡フォームの外表面および連続気泡の内壁面に樹脂コーティング層が設けられており、該連続気泡フォームの密度が該樹脂コーティング層を設ける前に比べて5〜60%増加している
ことを特徴とするクリーナー。 - 前記連続気泡フォームはポリウレタンフォームであり、前記樹脂コーティング層はエマルジョン樹脂を乾燥付着させたものである請求項1または2記載のクリーナー。
- 前記エマルジョン樹脂は、アクリル樹脂、フッ素樹脂、酢酸ビニル樹脂から選択された何れか1つである請求項3記載のクリーナー。
- 前記異物除去部は、前記樹脂コーティング層を設けた該異物除去部を前記被清掃部材の外周面に接触させた状態で、前記シャフトを前記被清掃部材の回転に連れ回り回転させるようになっている請求項1〜4の何れか一項に記載のクリーナー。
- 画像形成装置の像担持体の表面を帯電させる帯電材料からなる被清掃部材の表面に回転しながら接触して、該被清掃部材の表面に付着した異物を除去する異物除去部を有するクリーナーの製造方法であって、
前記異物除去部を構成する連続気泡フォームのシートにコーティング用樹脂を含浸させる工程と、
前記シートに含浸させた前記コーティング用樹脂を乾燥させることで、該シートの外表面および前記連続気泡の内壁面に樹脂コーティング層を形成する工程と、
前記樹脂コーティング層を形成した連続気泡フォームをシャフトの外面に螺旋状に取り付ける工程と、を備え、
前記連続気泡フォームの引張強度が前記樹脂コーティング層を設ける前に比べて20〜30%増加するように当該樹脂コーティング層を形成する
ことを特徴とするクリーナーの製造方法。 - 画像形成装置の像担持体の表面を帯電させる帯電材料からなる被清掃部材の表面に回転しながら接触して、該被清掃部材の表面に付着した異物を除去する異物除去部を有するクリーナーの製造方法であって、
前記異物除去部を構成する連続気泡フォームのシートにコーティング用樹脂を含浸させる工程と、
前記シートに含浸させた前記コーティング用樹脂を乾燥させることで、該シートの外表面および前記連続気泡の内壁面に樹脂コーティング層を形成する工程と、
前記樹脂コーティング層を形成した連続気泡フォームをシャフトの外面に螺旋状に取り付ける工程と、を備え、
前記連続気泡フォームの密度が前記樹脂コーティング層を設ける前に比べて5〜60%増加するように当該樹脂コーティング層を形成する
ことを特徴とするクリーナーの製造方法。 - 前記樹脂コーティング層をなす樹脂は、エマルジョン樹脂である請求項6または7記載のクリーナーの製造方法。
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