JP7077562B2 - 清掃部材、帯電装置、転写装置、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
特許文献2には、シャフトと、前記シャフトの外周面に螺旋状に巻き付けられた帯状の弾性発泡体とよりなる清掃部材において、前記シャフトの外周面に螺旋状に巻き付けられた帯状の弾性発泡体は、前記シャフトの外周面に対して起立した側面のうち少なくとも一つの側面が未発泡層からなることを特徴とする清掃部材が開示されている。
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、螺旋状に巻き回された弾性層と、
を備え、
前記弾性層が、幅方向の一端にヤング率がMUで表される第1の領域、及び前記第1の領域に隣り合って設けられ、ヤング率がMLで表される第2の領域を有し、前記MUおよび前記MLの関係が、ML/MU≧1.5である清掃部材。
弾性層が、幅方向に2つ以上に分割されており、前記分割された弾性層のうち、幅方向の一端の部位が、前記第1の領域であり、前記一端の部位と隣り合う部位が第2の領域である<1>に記載の清掃部材。
<3>に係る発明は、
前記第1の領域および前記第2の領域が接着または密着している<2>に記載の清掃部材。
<4>に係る発明は、
前記第1の領域の幅が前記第2の領域の幅よりも広い<1>~<3>のいずれか1項に記載の清掃部材。
<5>に係る発明は、
前記第1の領域の幅をWU、前記第2の領域の幅をWLとしたとき、前記WUおよび前記WLの関係が、0.7>WL/WU>0.1である<4>に記載の清掃部材。
<6>に係る発明は、
前記弾性層が、発泡弾性層である<1>~<5>のいずれか1項に記載の清掃部材。
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、前記帯電部材の表面を清掃する清掃部材であって、<1>~<6>のいずれか1項に記載の清掃部材と、
を備える帯電装置。
<8>に係る発明は、
被転写体に転写物を転写させる転写部材と、
前記転写部材の表面に接触して配置され、前記転写部材の表面を清掃する清掃部材であって、<1>~<6>のいずれか1項に記載の清掃部材と、
を備える転写装置。
<9>に係る発明は、
<7>に記載の帯電装置を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
<10>に係る発明は、
<8>に記載の転写装置を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
<11>に係る発明は、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する<7>に記載の帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。
<12>に係る発明は、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する<8>に記載の転写装置と、
を備える画像形成装置。
<13>に係る発明は、
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、<1>~<6>のいずれか1項に記載の清掃部材と、
を備える画像形成装置用のユニット。
<14>に係る発明は、
<13>に記載の画像形成装置用のユニットを少なくとも備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
<15>に係る発明は、
<13>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。
図1は、本実施形態に係る清掃部材の一例を示す概略斜視図である。図2は、本実施形態に係る清掃部材の一例の概略平面図である。図3は、本実施形態に係る清掃部材の一例が備える弾性層を示す拡大断面図である。図2は、図1の概略平面図であり、図3は、図2のA-A断面図、つまり、弾性層を芯体の軸方向に沿って切断した断面図である。
具体的には、図2、図3に示すように、弾性層全体の幅はWAで表される。また、弾性層の第1の領域の幅はWU、弾性層の第2の領域の幅はWLで表される。なお、図1~図3に示す清掃部材100では、弾性層全体の幅WAは、図2に示すように、第1の領域の幅WUと弾性層の第2の領域の幅WLとの合計(WU+WL)で表される。
分割された弾性層としては、例えば、次の形態が挙げられる。
1)弾性層の幅方向の一端に第1の領域、第1の領域に隣り合って第2の領域が形成されるように、それぞれ目的とする幅に切り出した個々の短冊を準備する。そして、個々の短冊を長手方向の辺が互いに接触するように、一纏まりとした短冊状の弾性部材とし、この弾性部材を、芯体に巻きつけた弾性層としてもよい。
2)また、弾性層の幅方向の一端に第1の領域、第1の領域に隣り合って第2の領域が形成されるように、短冊状の弾性部材に、目的とする幅となるように切断する。そして、切断した短冊の長手方向の辺を互いに接触させたままの一纏まりの短冊状の弾性部材とし、この弾性部材を、芯体に巻きつけた弾性層としてもよい。
3)さらに、弾性層の幅方向の一端に第1の領域、第1の領域に隣り合って第2の領域が形成されるように、短冊状の弾性部材に、目的とする幅に、短冊状の切断片とならないように切込み部を設ける。そして、ひとつながりの短冊状の弾性部材とし、この弾性部材を、芯体に巻きつけた弾性層としてもよい。
なお、弾性層の機械的強度の低下は、被清掃体がクリーニングされる環境として、特に、高温高湿環境下(例えば、温度32℃、湿度85%RH環境下)および低温低湿環境下(例えば、温度10℃、湿度15%RH環境下)が繰り返される場合に顕著になる傾向がある。
例えば、図3に示す弾性層104では、第1の領域104Aと第2の領域104Bとの隣り合う端辺どうしが密接に接していない。上記ヤング率の関係を満たしていれば、例えば、第1の領域104Aと第2の領域104Bとの隣り合う端辺どうしが接着または密着されていてもよい。
また、弾性層104は、幅方向の一端が第1の領域104A、および第1の領域に隣り合って、第2の領域104Bが形成されており、上記ヤング率の関係を満たしていれば、例えば、幅方向に3つに分割されていてもよく、4つに分割されていてもよい。つまり、分割された弾性層のうち、幅方向の一端の部位が、第1の領域であり、一端の部位と隣り合う部位が第2の領域であって、上記ヤング率の関係を満たしていれば、弾性層は、幅方向に2つ以上に分割されていてもよい。
さらに、幅方向の一端が第1の領域104A、および第1の領域に隣り合って、第2の領域104Bが形成されており、上記ヤング率の関係を満たしていれば、弾性層104は、分割されていなくてもよい。つまり、弾性層104は、1つの弾性層に、第1の領域104Aと第2の領域104Bとが隣り合って形成されていてもよい。
まず、芯体102について説明する。
芯体102に用いる材質としては、金属若しくは合金、又は樹脂等が挙げられる。
金属若しくは合金としては、鉄(快削鋼等)、銅、真鍮、アルミニウム、ニッケル等の金属;ステンレス鋼等の合金が挙げられる。
弾性層104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104は、発泡弾性層であってもよいし、非発泡弾性層であってもよい。弾性層104は、清掃性(クリーニング性)向上の点から、第1の領域104Aおよび第2の領域104Bともに、発泡弾性層であることがよい。なお、発泡弾性層は、気泡を有する材料(いわゆる発泡体)で構成された層である。
1)ヤング率が同じ材料である弾性部材を2つ準備し、一方の弾性部材に圧縮加工を施してヤング率を高め、他方の弾性部材と隣り合うように接着または密着させる方法、
2)ヤング率が異なる2つの弾性部材を準備し、各々が隣り合うように接着または密着させる方法、
3)一つの弾性部材の一部を圧縮加工して高密度化してヤング率を高めた部分を形成する方法、
4)一つの弾性部材の一部に、予め定められた化合物(例えば、イソシアネート基を持つ化合物)を含浸処理または被覆処理により、ヤング率を高めた部分を形成する方法。
なお、2つの弾性部材を接着または密着(好ましくは接着)させることは、第2の領域が第1の領域の変形を抑える作用が高まるため好適な方法であると考えられる。
また、第1の領域104Aおよび第2の領域104Bの「密着」とは、隣り合う2つの弾性部材を接触させたときに、弾性部材の芯体側から表面側に向かって密接に接触しているが、接合はしていない状態を表す。
なお、ヤング率の測定は、弾性層の幅方向の最も先端となる領域(先端から1mmの範囲)で測定するものとする。
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。
がこの範囲であると、繰り返し使用した場合であっても、クリーニング性の低下が抑制されやすい。
ここで、螺旋角度θとは、図2に示す通り、弾性層104の長手方向P(螺旋方向)と清掃部材の軸方向Q(芯体の軸方向)とが交差する角度(鋭角)を意味する。
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、測定対象となる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104における上記厚みを算出を行う。WA、WUおよびWLも同様の手順により算出する。
螺旋間隔W1とは、図2に示す通り、弾性層104の清掃部材100の軸方向Q(芯体軸方向)に沿った、隣り合う弾性層104間の長さを意味する。
接着層106としては、芯体102と弾性層104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。
図4~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。
次に、これらシート状の弾性部材の片面に、接着層106としての両面テープ(以下、「両面テープ106」とも称する)を貼り付け、目的とする幅および長さの短冊108(両面テープ106付き短冊状の弾性部材)を得る。なお、接着層106としての両面テープは、シート状の弾性部材から目的とする幅、長さに切り出した個々の弾性部材とした後に片面に貼り付けてもよいし、シート状の弾性部材を一纏まりとした後に片面に貼り付けてもよい。
なお、第1弾性部材と第2弾性部材とは、芯体102に巻きつけた後の弾性層104において、第1の領域104Aと第2の領域104Bとが接着するように、第1弾性部材と第2弾性部材との側面どうしを、図示しない両面テープで接着して、一纏まりとしてもよい。又は、芯体102に巻きつけた後の弾性層104において、第1の領域104Aおよび第2の領域104Bが密着するように、第1弾性部材と第2弾性部材との各々の断面形状を、例えば台形として、一纏まりとしてもよい。
次に、図6に示すように、両面テープの剥離紙を剥がしながら、目的とする速度で芯体102を回転させて、芯体102の外周面に短冊108を螺旋状に巻き付けていき、芯体102の外周面に螺旋状に配置された分割された弾性層104を有する清掃部材100を得る。
この伸びは、短冊108が芯体102に巻き付く曲率半径と短冊108の厚みにより制御され、短冊108が芯体102に巻き付く曲率半径は芯体102の外径及び短冊108の巻き付け角度(螺旋角度θ)により制御される。
以下、本実施形態に係る画像形成装置等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の一例を示す概略構成図である。図8は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。図9は、図7及び図8における帯電装置の周辺部分を拡大した概略構成図である。
なお、本明細書において、「電子写真感光体」を単に「感光体」ともいう。
一方、清掃部材100は、例えば図9に示すように、芯体102の両端へ荷重F’がかけられることで帯電部材14へ押付けられる。これにより、弾性層104が弾性変形して帯電部材14の外周面に沿ったニップ部を形成する。
本実施形態に係る画像形成装置は、図7に示すタンデム方式且つ直接転写方式に限られず、中間転写方式等の周知の画像形成装置が適用される。また、本実施形態に係る画像形成装置は、内部に備える装置や部材をカートリッジ化せず、それぞれを直接配置した形態であってもよい。
本実施形態に係る、帯電装置を備えたプロセスカートリッジは、帯電装置(帯電部材と清掃部材とのユニット)を備え、そのほかに感光体、露光装置、現像装置、及び転写装置から選択される少なくとも一つを備えたプロセスカートリッジとしてよい。
本実施形態に係る、転写装置を備えたプロセスカートリッジは、転写装置(転写部材と清掃部材とのユニット)を備え、そのほかに感光体、露光装置、帯電装置、及び現像装置から選択される少なくとも一つを備えたプロセスカートリッジとしてよい。
上記高分子材料の数平均分子量は、1,000以上100,000以下の範囲であることが望ましく、10,000以上50,000以下の範囲であることがより望ましい。上記高分子材料は、1種を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。表面層に含まれる高分子材料としては、フッ素系又はシリコーン系の樹脂が望ましい。
厚さ2.4mmの発泡ウレタン(EP-70;イノアックコーポレーション社製)シートを幅4mm、長さ360mmの短冊になるように切り出した。また、同じ発泡ウレタンシートを幅4mm、長さ360mmの短冊をもう1つ用意し、幅方向の長さが1mmとなるように100℃に加熱した金属アルミ板2枚で挟むように圧縮加工を施した。そして、切り出したままの短冊(第1の領域)、および圧縮加工を施した短冊(第2の領域)の長手方向の端面を、厚み0.05mmの両面テープ(日東電工社製、No.5605)で貼り合わせた。さらに、貼り合せた後の短冊に対して、厚み0.05mmの同じ両面テープを、短冊全面(底面)に貼り付け、両面テープ付き短冊を得た。
弾性層のうち、第1の領域における幅WUおよびヤング率MU、第2の領域における幅WLおよびヤング率ML、全体幅WA、WL/WUの比、ML/MUの比の値は、表1に示すとおりである。
表1にしたがって、第1の領域における幅WUおよびヤング率MU、第2の領域における幅WLおよびヤング率ML、全体幅WA、WL/WUの比、ML/MUの比となるように変更した以外は、実施例1と同様にして、クリーニングロール2~5をそれぞれ得た。それぞれの値は、表1に示すとおりである。
厚さ2.4mmの発泡シリコーン(TT-4101;イノアックコーポレーション社製)シートを幅4mm、長さ360mmの短冊になるように切り出した。また、厚さ2.5mmの発泡ウレタンシート(EP-70;イノアックコーポレーション社製)を幅4mm、長さ360mmの短冊をもう1つ用意し、幅方向の長さが1mmとなるように100℃に加熱した金属アルミ板2枚で挟むように圧縮加工を施した。そして、切り出したままの短冊(第1の領域)、および圧縮加工を施した短冊(第2の領域)の長手方向の端面を、厚み0.05mmの両面テープ(日東電工社製、No.5605)で貼り合わせた。さらに、貼り合せた後の短冊に対して、厚み0.05mmの同じ両面テープを、短冊全面(底面)に貼り付け、両面テープ付き短冊を得た。
そして、得られた両面テープ付き短冊を、芯体に巻き付けた以外は、実施例1と同様にして、クリーニングロール6を得た。
弾性層のうち、第1の領域における幅WUおよびヤング率MU、第2の領域における幅WLおよびヤング率ML、全体幅WA、WL/WUの比、ML/MUの比の値は、表1に示すとおりである。
表1にしたがって、第1の領域における幅WUおよびヤング率MU、第2の領域における幅WLおよびヤング率ML、全体幅WA、WL/WUの比、ML/MUの比となるように変更した以外は、実施例1と同様にして、クリーニングロール7~8をそれぞれ得た。それぞれの値は、表1に示すとおりである。
厚さ2.4mmの発泡ウレタン(EP-70;イノアックコーポレーション社製)シートを上幅6mm/下幅4mm(断面が台形型)、長さ360mmの短冊になるように切り出した。また、同じ発泡ウレタンシートを幅4mm、長さ360mmの短冊をもう1つ用意し、幅方向の長さが1mmとなるように100℃に加熱した金属アルミ板2枚で挟むように圧縮加工を施した。そして、切り出したままの短冊(第1の領域)、および圧縮加工を施した短冊(第2の領域)の長手方向の端面を密着させながら、2つの短冊に対して、厚み0.05mmの同じ両面テープを、短冊全面(底面)に貼り付け、両面テープ付き短冊を得た。
それ以外は、実施例1と同様にして、クリーニングロール9を得た。それぞれの値は、表1に示すとおりである。
厚さ2.5mmの発泡ウレタン(EP-70;イノアックコーポレーション社製)シートを幅5mm、長さ360mmの短冊になるように切り出した。切り出した短冊に対して、厚み0.05mmの両面テープ(日東電工社製、No.5605)を、短冊全面(底面)に貼り付け、両面テープ付き短冊を得た。
実施例1と同様にして、両面テープ付き短冊を芯体に巻き付けて、比較クリーニングロールC1を得た。
弾性層のうち、第1の領域における幅WUおよびヤング率MU、第2の領域における幅WLおよびヤング率ML、全体幅WA、WL/WUの比、ML/MUの比の値は、表1に示すとおりである。
表1にしたがって、第1の領域における幅WUおよびヤング率MU、第2の領域における幅WLおよびヤング率ML、全体幅WA、WL/WUの比、ML/MUの比となるように変更した以外は、実施例1と同様にして、比較クリーニングロールC2を得た。それぞれの値は、表1に示すとおりである。
各例で作製したクリーニングロールを用いて、下記評価を行った。被清掃部材として下記の帯電ロールを作製し、評価に使用した。
(弾性層の形成)
下記混合物を、オープンロールで混練し、SUS416からなる直径9mmの導電性の芯体の外周面に、厚さ1.5mmとなるように円筒状に被覆し、内径12.0mm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、研磨した。これにより、円筒状の導電性の弾性層を得た。
・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、得られた分散液を、メタノールで希釈し、導電性の弾性層の表面(外周面)に浸漬塗布した後、140℃で15分間加熱乾燥した。これにより、厚さ4μmの表面層を有する帯電ロールを得た。
・導電剤(アンチモンドープ酸化スズ、SN-100P:石原産業社製)・・30質量部
・溶剤(メタノール)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・500質量部
・溶剤(ブタノール)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・240質量部
各例で作製したクリーニングロールについて、クリーニング性の評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、クリーニング性の具体的な評価方法は、以下のようにして行った。
上記各実施例及び各比較例で作製したクリーニングロール帯電ロールをカラー複合機DocuCentre-V C7775:富士ゼロックス社製のドラムカートリッジに装着し、クリーニング性評価試験を行った。なお、各実施例及び比較例1を除く各比較例で作製したクリーニングロールは、第1の領域に該当する部位を回転方向上流側となるように、上記のカラー複合機のドラムカートリッジに装着した。
G0 :帯電ロール表面に付着物が1μm2当たり10%以下の範囲で見られる。
G0.5:帯電ロール表面に付着物が1μm2当たり10%より大きく20%以下の範囲で見られる。
G1 :帯電ロール表面に付着物が1μm2当たり20%より大きく30%以下の範囲で見られる。
G2 :帯電ロール表面に付着物が1μm2当たり30%より大きく50%以下の範囲で見られる。
G3 :帯電ロール表面に付着物が1μm2当たり50%より大きい範囲で見られる。
Claims (14)
- 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、螺旋状に巻き回された弾性層と、
を備え、
前記螺旋状に巻き回された弾性層が互いに離間しており、
前記弾性層が、幅方向の一端にヤング率がMUで表される第1の領域、及び前記第1の領域に隣り合って設けられ、ヤング率がMLで表される第2の領域を有し、
前記第1の領域および前記第2の領域が接着または密着しており、
前記MUおよび前記MLの関係が、ML/MU≧1.5であり、
前記第1の領域の幅が前記第2の領域の幅よりも広い清掃部材。 - 弾性層が、幅方向に2つ以上に分割されており、前記分割された弾性層のうち、幅方向の一端の部位が、前記第1の領域であり、前記一端の部位と隣り合う部位が第2の領域である請求項1に記載の清掃部材。
- 前記芯体の外周面に対する前記弾性層の被覆率が、5%以上90%以下である請求項1又は請求項2に記載の清掃部材。
- 前記第1の領域の幅をWU、前記第2の領域の幅をWLとしたとき、前記WUおよび前記WLの関係が、0.7>WL/WU>0.1である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の清掃部材。
- 前記弾性層が、発泡弾性層である請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の清掃部材。
- 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、前記帯電部材の表面を清掃する清掃部材であって、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の清掃部材と、
を備える帯電装置。 - 被転写体に転写物を転写させる転写部材と、
前記転写部材の表面に接触して配置され、前記転写部材の表面を清掃する清掃部材であって、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の清掃部材と、
を備える転写装置。 - 請求項6に記載の帯電装置を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 請求項7に記載の転写装置を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する請求項6に記載の帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。 - 電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する請求項7に記載の転写装置と、
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~請求項5のいずれか1項に記載の清掃部材と、
を備える画像形成装置用のユニット。 - 請求項12に記載の画像形成装置用のユニットを少なくとも備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 請求項12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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