JP2004348033A - Conductive roll for cleaning unit, cleaning unit and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーニングユニット用導電性ロール、及びクリーニングユニット、並びにそれを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電子写真複写機等の画像形成装置におけるクリーニング装置としては、ゴムなどの弾性材料からなるクリーニングブレードが用いられ、その一端のエッジを感光体等の像担持体表面に当接させて、表面に付着したトナー等の現像剤を除去するような構成がよく知られている。
【０００３】
このクリーニング装置のメリットは、構成が簡単でコストも安価であり、トナーの除去を効率的に行えるという点である。この方式では、クリーニングブレードの当接エッジを長期にわたって均一な圧力で安定して像担持体表面に当接させることが非常に重要である。
【０００４】
しかしながら、エッジへのトナーの融着、紙粉の引っ掛かり、ブレード材料の劣化によるエッジの欠け等によるクリーニング不良の発生が起こりやすい。加えて、画質の向上を達成するために、従来より粒子径の小さなトナーや球形のトナーを使用するシステムにおいては、転写後の像担持体表面へのトナーの付着力がファン・デル・ワールス力の増加に伴い極端に高くなるため、クリーニングブレードを使用した場合にはブレードの当接圧力を高く設定しなければならない。そのため、ブレードと像担持体表面との摩擦力が増大しブレードめくれが発生しやすいという欠点を有している。
【０００５】
上記のような小粒子径トナーや球形のトナーを使用するシステムにおける有効なクリーニング方法として、例えば、クリーニングブレードの上流部に像担持体に接触回転する補助ブラシを配設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、前述のようにファン・デル・ワールス力等により像担持体表面に強固に付着したトナーを、ブラシの回転接触による機械的せん断力で像担持体表面から一旦引き剥がし、その付着力を弱めてクリーニングブレードでクリーニングしやすくしたものである。
【０００６】
この方式の場合には、クリーニングブレードだけの方式に比べて、ブレードの当接圧力をそれほど高く設定しなくても小粒子径トナーのクリーニングを行えるというメリットがある。
【０００７】
ところで、一般にトナーには、その粉体流動性、帯電性、転写性、及びクリーニング性を確保するために、外添剤と呼ばれるさらに粒子径（平均粒子径で約１〜５０ナノメートル）の小さな物質が混合されている。この外添剤の混合量は、トナーの比表面積で決まるため、トナーの粒子径が小さければ小さいほど外添剤混合量が多くなる。さらに、当然のことながら、画像形成時にトナーの消費量が多ければ多いほどクリーニング部に到達する外添剤も増える。例えば、４色のトナーを順次現像するフルカラー画像形成装置では、写真原稿等が多いため、消費されるトナー量が通常の白黒原稿に比べて約１０倍も多く、従って外添剤の量も非常に多くなる。
【０００８】
フルカラー画像形成において、前記ブレードクリーニング方式、或いは、補助ブラシとクリーニングブレードを組み合わせたクリーニング方式では、ブレードエッジ部に非常に小さな外添剤が凝集し、さらに像担持体移動時のブレードエッジの振動（いわゆるスティック−スリップ現像）に伴い、この凝集外添剤が像担持体表面に固着し、フィルミング等の重大な画質欠陥を発生させる。
【０００９】
このような技術的課題を解決する手段として、ベルト状のクリーニング部材、いわゆるウェッブによるクリーニング方式が、従来からよく知られており、例えば、ベルトを像担持体表面に近接させ、ベルトにトナーと逆極性のバイアスを印加すると共に、像担持体に超音波振動を与えるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
この方法では、かなり効率よくトナーを除去することが可能で、さらにトナーや外添剤を像担持体表面に押し付けることがないので、それらの像担持体表面への固着がない。
しかし、この方法においても、前述の如く付着力が強く、かつ多量の外添剤を完全に除去することは困難であるため、画像形成の繰り返しに伴い外添剤が像担持体に堆積し、やはり画質の劣化が発生してしまう。
【００１１】
また、ベルトの材質の一部に直径１５μｍ 以下の超極細繊維織物を用いたものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方式によれば、トナーの粒子径が小さくても球形のトナーであっても十分にクリーニングすることが可能であるが、クリーニング装置に到達するトナー量が多い場合には、十分にその機能を果たすことができないことがある。
【００１２】
例えば、前述のように４色のトナーを順次現像するフルカラー画像形成装置では、写真現像等が多く、消費されるトナー量が、通常の白黒原稿に比べて約１０倍も多い。そのため、像担持体表面へのベルトの当接部においてトナーが溢れ、その一部がベルトをすり抜けたり像担持体へ固着したりする。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１−３１２５７８号公報
【特許文献２】
特開昭６０−６９７７号公報
【特許文献３】
特開平３−１９６０８３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
すなわち本発明は、像担持体等に接触してもそれらを汚染することなく、所望の電気抵抗値を安定して得ることができ、物性値の変化がほとんどない、常時小粒子径のトナーや球形のトナーが大量にクリーニングユニットに突入しても、確実に像担持体表面から除去し、かつ外添剤等の像担持体表面への固着をなくすことにより、長期にわたって良好な画質を維持するようにしたクリーニングユニット、及び当該クリーニングユニット用導電性ロールを提供するものである。また、当該クリーニングユニットを備えることにより、高耐久でランニングコストが低減できるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞ 少なくとも像担持体表面に当接配置されたブラシ部材と、該ブラシ部材に当接配置された導電性ロールと、該導電性ロールに当接配置されたブレードと、を有する像担持体クリーニングユニットであって、
前記導電性ロールが、芯体と、前記芯体外周面に被覆され、導電剤が分散されたポリイミド樹脂を含む被覆層と、を含んで構成されることを特徴とする像担持体クリーニングユニット。
【００１６】
＜２＞ 前記導電剤が酸化処理カーボンブラックであることを特徴とする＜１＞に記載の像担持体クリーニングユニット。
【００１７】
＜３＞ 前記導電性ロールの５００Ｖ印加時の電気抵抗が、１×１０５〜１×１０１０Ωの範囲であることを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載の像担持体クリーニングユニット。
【００１８】
＜４＞ 本発明の導電性ロールのＪＩＳ Ｋ６９０２における磨耗量が、２０ｍｇ以下であることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の像担持体クリーニングユニット。
【００１９】
＜５＞ 前記ブラシ部材と、該ブラシ部材に当接配置された導電性ロールとの間に、電位差を有するようにクリーニングバイアスを印加することを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の像担持体クリーニングユニット。
【００２０】
＜６＞ 前記像担持体クリーニングユニットが像担持体の移動方向に沿って複数備えられ、各像担持体クリーニングユニット毎に印加される電圧が、像担持体の移動方向に沿って交互に異なる極性であることを特徴とする＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の像担持体クリーニングユニット。
【００２１】
＜７＞ 前記各像担持体クリーニングユニット毎に印加される電圧のうち、像担持体の移動方向の最も上流側に配置された像担持体表面クリーニングユニットに印加される電圧が、現像剤担持体表面のトナーと異なる極性であることを特徴とする請求項６に記載の像担持体クリーニングユニット。
【００２２】
＜８＞ 少なくとも円筒状またはベルト状からなる像担持体と、像担持体クリーニングユニットと、からなるプロセスカートリッジであって、前記像担持体クリーニングユニットが、＜１＞〜＜７＞に記載の像担持体クリーニングユニットであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【００２３】
＜９＞ 前記像担持体クリーニングユニットが、像担持体に対し着脱自在であることを特徴とする請求項８に記載プロセスカーカートリッジ。
【００２４】
＜１０＞ ＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の像担持体クリーニングユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。
【００２５】
＜１１＞ 少なくとも像担持体表面に当接配置されたブラシ部材と、該ブラシ部材に当接配置された導電性ロールと、該導電性ロールに当接配置されたブレードと、を有する像担持体クリーニングユニットに用いられるクリーニングユニット用導電性ロールであって、
芯体と、前記芯体外周面に被覆され、導電剤が分散されたポリイミド樹脂を含む被覆層と、を含んで構成されることを特徴とするクリーニングユニット用導電性ロール。
【００２６】
＜１２＞ 前記導電剤が酸化処理カーボンブラックであることを特徴とする＜１１＞に記載のクリーニングユニット用導電性ロール。
【００２７】
＜１３＞ 前記導電性ロールの５００Ｖ印加時の電気抵抗が、１×１０５〜１×１０１０Ωの範囲であることを特徴とする＜１１＞または＜１２＞に記載のクリーニングユニット用導電性ロール。
【００２８】
＜１４＞ 前記導電性ロールのＪＩＳ Ｋ６９０２における磨耗量が、２０ｍｇ以下であることを特徴とする＜１１＞〜＜１３＞のいずれか１項に記載のクリーニングユニット用導電性ロール。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
＜クリーニングユニット用導電性ロール＞
本発明のクリーニングユニット用導電性ロール（以下、本発明の導電性ロールという）は、後述するクリーニングユニットに用いられるものであり、芯体と、前記芯体外周面に被覆され、導電剤が分散されたポリイミド樹脂を含む被覆層と、を含んで構成されることを特徴としている。
【００３０】
本発明の導電性ロールは、例えば、図１〜２に示すように、導電剤が分散されたポリイミド樹脂を含む被覆層２０を被覆した芯体２１から構成されている。なお、図中、２２はシャフトを示す。本発明の導電性ロールは、芯体外周面に、ポリイミド樹脂を含む被覆層が被覆されていることで、耐摩耗性に優れ、表面が接触する部材（例えばブラシ部材やブレード）により傷つき難いので、常時小粒子径のトナーや球形のトナーが大量にクリーニング装置に突入しても、確実に像担持体表面から除去し、かつ外添剤等の像担持体表面への固着をなくすことにより、長期にわたって良好な画質を維持することができる。
【００３１】
ポリイミド樹脂としては、例えば芳香族テトラカルボン酸成分と、芳香族ジアミン成分とを有機極性溶媒中で反応させて得られるものである。
芳香族テトラカルボン酸成分としては、ピロメリット酸、ナフタレン−１，４，５，８−テトラカルボン酸、ナフタレン−２，３，６，７−テトラカルボン酸、２，３，５，６−ビフェニルテトラカルボン酸、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ジフェニルエ−テルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−アゾベンゼンテトラカルボン酸、ビス（２，３−ジカルポキシフェニル）メタン、ビス（３，４−ジカルポキシフェニル）メタン、β，β−ビス（３，４−ジカルポキシフェニル）プロパン、β，β−ビス（３，４−ジカルポキシフェニル）ヘキサフオロプロパン等があり、これらのテトラカルボン酸類の混合物でもよい。また、前記の芳香族ジアミン成分としては、特に制限はなく、ｍ−フェニルジアミン、ｐ−フェニルジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、２，４−ジアミノクロロベンゼン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−−キシリレンジアミン、１，４−ジアミノナフタレン、１，５−ジアミノナフタレン、２，６−ジアミノナフタレン、２，４’−ジアミノナフタレビフェニル、ベンジジン、３，３−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、３，４’−ジアミノジフェニルエ−テル、４，４’−ジアミノジフェニルエ−テル（オキシ−ｐ，ｐ’−ジアニリン；ＯＤＡ）、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノフェニルスルホン、４，４’−ジアミノアゾベンゼン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、β，β−ビス（４−アミンフェニル）プロパン等が挙げられる。また、上記有機極性溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド等をあげることができる。これらの有機極性溶媒には、必要に応じて、クレゾ−ル、フェノ−ル、キシレノ−ル等のフェノ−ル類、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素類を混合することができる、これらの溶剤も、単独で、または２種類以上の混合物として用いられる。
【００３２】
これらのうち、特に芳香族テトラカルボン酸成分として、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を用い、芳香族ジアミン成分として、ｐ−フェニレンを用いてなる重合体を主成分とするポリイミド樹脂は、剛直となり、耐摩耗性に優れる。
【００３３】
ポリイミド樹脂の他に、例えば、耐磨耗性に優れる、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、などの樹脂材料も併用することができる。
【００３４】
導電剤としては、カーボンブラック、炭素粉、グラファイト、磁性粉、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタン等の金属酸化物；硫化銅、硫化亜鉛等の金属硫化物；ストロンチウム、バリウム、希土類等の所謂ハードフェライト；マグネタイト、銅、亜鉛、ニッケル及びマンガン等のフェライト；またはこれらの表面を必要に応じ導電処理したもの；錫、鉄、銅、アルミ等の金属粉体や金属繊維；銅、鉄、マンガン、ニッケル、亜鉛、コバルト、バリウム、アルミニウム、錫、リチウム、マグネシウム、シリコン、リン等の異なる金属元素を含んだ酸化物；水酸化物、炭酸塩または金属化合物等から選ばれ高温中で焼成して得られる金属酸化物の固溶体である所謂複合金属酸化物；等を挙げることができる。
【００３５】
導電剤としては、３０℃、８５％ＲＨの高温高湿の環境と、１０℃、１５％ＲＨの低温低湿の環境で、電気抵抗値の変動が少ないことを考慮し、電子伝導により導電性を発現する電子伝導性の導電剤を用いるのが好ましい。
【００３６】
電子伝導性の導電剤としては、ｐＨ５．０以下のカーボンブラック（以下、「酸性カーボンブラック」ということがある。）があげられる。ｐＨは、ｐＨ５．０以下が好ましく、より好ましくはｐＨ４．０以下がより好ましい。電子伝導性の導電剤のｐＨが５．０以下であると、表面に付着する酸素含有官能基の効果で、樹脂材料中への分散性が向上し、電界依存性も小さくなり、電界集中が起きずらくなる、また、環境による抵抗変化を少なくすることができる。
【００３７】
この酸性カーボンブラックは、必要に応じ、酸化処理することで、表面にカルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等を付与してもよい。特に、本発明においては、酸性カーボンブラックとして酸化処理カーボンブラックが好適に用いられる。
【００３８】
前記酸化処理の方法としては、高温雰囲気下で、空気と接触して反応させる空気酸化法、常温下で窒素酸化物やオゾンと反応させる方法、高温下での空気酸化後、低温でオゾン酸化する方法、等をあげることができる。具体的には、酸化カーボンブラックは、コンタクト法により製造することができる。このコンタクト法としては、チャネル法、ガスブラック法等が挙げられる。
【００３９】
また、酸性カーボンブラックは、ガスまたはオイルを原料とするファーネスブラック法により製造することもできる。必要に応じて、これらの処理を施した後、硝酸などで液相酸化処理を行ってもよい。ファーネス法では通常、高ｐＨ・低揮発分のカーボンブラックしか製造されないが、これに前記液相酸処理を施してｐＨを調整することができる。このためファーネス法製造により得られるカーボンブラックで、後工程処理によりｐＨを調節することができる。このため、ファーネス法により得られるカーボンブラックで、後工程処理によりｐＨが５以下となるように調節されたカーボンブラックも、本発明に含まれるとみなす。
【００４０】
酸化カーボンブラックのｐＨは、カーボンブラックの水性懸濁液を調整し、ガラス電極で測定することで求めることができる。酸化カーボンブラックのｐＨは、酸化処理工程での処理温度、処理時間等の条件によって、適宜調整することができる。
【００４１】
酸性カーボンブラックは、その揮発成分が１〜２５重量％、好ましくは２〜２０重量％、より好ましくは、３．５〜１５重量％含まれていることが好適である。揮発分が１重量％未満である場合には、表面に付着する酸素含有官能基の効果がなくなり、弾性体（結着樹脂）への分散性が低下することがある。一方、２５％より高い場合には、結着樹脂に分散させる際に、分解してしまったり、或いは、表面の酸素含有官能基に吸着された水などが多くなるなどによって、得られる成形品の外観が悪くなるといった問題が生じることがある。従って、揮発分を上記範囲とすることで、結着樹脂中への分散をより良好とすることができる。この揮発分は、カーボンブラックを９５０℃で７分間加熱したときに、発生する有機揮発成分（カルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等）の割合により求めることができる。
【００４２】
酸性カーボンとして具体的には、キャボット社の「ＲＥＧＡＬ ４００Ｒ」（ＰＨ４．０，揮発分３．５％）、「ＭＯＮＡＲＣＨ １３００」（ＰＨ２．５，揮発分９．５％）、デグサジャパン社の「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２００」（ＰＨ２．５、揮発分２０％）、「ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ ４」（ＰＨ３％、揮発分１４％）、「ＰＲＩＮＴＥＸ１５０Ｔ」（ＰＨ４、揮発分１０％）、「ＰＲＩＮＴＥＸ１４０Ｔ」（ＰＨ５、揮発分５％）、「ＰＲＩＮＴＥＸ Ｕ」（ＰＨ５、揮発分５％）、等が挙げられる。なお、酸性カーボンブラックは、主たる導電性を発現させる電子伝導性フィラーとして用いておれば、単独で用いても他のカーボンブラックと併用してもよい。
【００４３】
導電剤の添加量は、樹脂１００重量部に対して、好ましくは５〜４０重量部、より好ましくは、１０〜３０重量部とする。５重量部未満または４０重量部を超えると、所望の電気抵抗を安定して得ることができない場合がある。導電剤を分散させる方法としては、ボ−ルミル、アトライター、サンドミル、加圧ニーダー、バンバリミキサー、２本ロール、３本ロール、エクストルーダー、等の方法を適用できる。
【００４４】
芯体２１としては、例えば、ＳＵＳ、アルミ、銅、鉄などの金属芯体を用いることができる。
【００４５】
被覆層２０の厚みは、好ましくは０．０１ｍｍから０．１ｍｍの範囲であり、より好ましくは、０．０２ｍｍから０．０８ｍｍである。被覆層が０．０１ｍｍより小さい場合には、印加電圧によりチューブ層がリークする問題が発生する場合があり、０．１ｍｍを超える場合には、被覆層（ポリイミド樹脂膜）が均一に成型できない場合がある。
【００４６】
本発明の導電性ロールは、その５００Ｖ印加時の電気抵抗が、１×１０５〜１×１０１０Ωの範囲にあることが好ましく、１×１０５〜１×１０９Ωの範囲にあることがより好ましい。前記導電性ロールの電気抵抗は、例えば、前記導電剤として例示した酸化処理カーボンの添加量を調整することで、電気抵抗を前記所定の範囲に調整される。
【００４７】
この電気抵抗が１×１０５Ωを下回ると、クリーニングユニットにおいて電荷注入が起こりブラシ部材が掻き取ったトナーや紙粉等の微粉末の極性が反転し、電気的に吸着することができなくなってしまう。電気抵抗が１×１０１０Ωを上回ってしまうと、導電性ロールに電荷が蓄積される所謂チャージアップが起こり、やはり電気的にトナーや紙粉等の微粉末を吸着できなくなる。
【００４８】
なお、上記電気抵抗は、導電性ロールを銅版などの金属板の表面にロールの両端に各々５００ｇの荷重がかかるように載せ、微小電流測定器（Ａｄｖａｎｔｅｓｔ社製Ｒ８３２０）を用い、導電性ロール（芯材を有する場合は芯材）と前記金属板との間に５００Ｖの電圧を印加して測定した。
【００４９】
また、本発明の導電性ロールのＪＩＳ Ｋ６９０２における磨耗量は、２０ｍｇ以下であることが好ましく、より好ましくは１０ｍｇ以下であり、さらに好ましくは５ｍｇ以下である。
本発明の導電性ロールは、例えば、他の部材（像担持体、クリーニングブレード、クリーニングブラシ、転写材等）と常に接触状態にある。従って、磨耗に強い材料から構成されることが求められ、前記磨耗量が２０ｍｇを越えると、導電性ロールの磨耗により短いサイクルで交換せざるを得ないことなる。逆に、磨耗に強い本発明の導電部材は、クリーニングユニットにおける導電性ロールとして用いた場合、ブラシ部材やブレード状のクリーニング部材等との当接圧及び食い込み量を大きく設定できるため、長期に渡り安定してクリーニングできるのである。
【００５０】
本発明の導電性ロールは、芯体２１に被覆層２０を被覆ことで作製することができるが、例えば、芯体２１に被覆層２０（ポリイミド樹脂層）を被覆する方法としては、導電剤を分散したポリイミド樹脂チューブを別途成型してから金属芯体２１に被覆してもよいが、芯体２１に直接ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸溶液（ポリイミド前駆体溶液）を塗布するフローコート法により塗膜を形成し、加熱して芯体２１表面にポリイミド樹脂層を形成してもよい。
【００５１】
フローコート法は、ポリイミド前駆体溶液を芯体表面に流下させつつ、へらでポリイミド前駆体溶液を平坦化し、ポリイミド前駆体溶液の流下点とへらを円筒状芯体の一端から他の一端へ水平方向（芯体軸方向）に移動させることにより、円柱又は円筒状芯体の表面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法である。ここで、図３は、フローコート法を説明するための概略図である。
【００５２】
図３において、円柱状芯体２３を矢印方向（円周方向）に回転させながら、ポリイミド前駆体溶液２４を容器２５から、ノズル２６を通して流下させる。流下したポリイミド前駆体溶液２４は、へら２７により平坦化される。へら２７を通過した直後は、ポリイミド前駆体塗膜２８にはまだ筋が残ることがあるが、時間とともに液の粘性により筋は消滅する。容器２５とへら２７を連結しておき、同時に円筒状芯体２１の一端から他の一端へ水平方向（軸方向）に移動させることにより、円筒状芯体２１の表面全面にわたって塗布することができる。該移動速度が塗布速度である。
【００５３】
ここで、塗布時の条件としては、円筒状芯体２１の回転速度が２０〜２００ｒｐｍ、塗布速度Ｖは、円筒状芯体２１の外径ｋ、ポリイミド前駆体溶液２４の流下量ｆ、所望の濡れ膜厚ｔと関係があり、Ｖ＝ｆ／（ｔ・ｋ・π）の式で表わされる。πは円周率を示す。
【００５４】
また、ポリイミド前駆体溶液２４を流下させる場合、高粘度のために重力だけでは流下しにくい時は、エア圧やポンプで押し出すことが有効である。ノズル２６と円筒状芯体２１の距離は任意でよいが、流下液が途切れることがないよう、１０〜１００ｍｍ程度が好ましい。液の途切れが生じると、泡を巻き込むことがある。
【００５５】
へら２７は、溶剤に侵されないポリエチレンやフッ素樹脂等のプラスチック、または、真鍮やステンレス等の金属の薄い板から成り、弾力性を有するものである。これを幅１０〜５０ｍｍに成形し、軽く円筒状芯体２１に押し当てておく。ポリイミド前駆体溶液２４が通過すれば、へら２７は円筒状芯体１からある隙間をもって離れ、その際にポリイミド前駆体溶液２４を押し広げるのである。
【００５６】
以上、本発明の導電性ロールについて説明したが、本発明の導電性ロールがクリーンユニット用の部材として具体的にどのように配置され用いられるかについては、後述の本発明のクリーニングユニットの項で併せて説明する。
【００５７】
＜像担持体クリーニングユニット＞
本発明の像担持体クリーニングユニットは、少なくとも像担持体表面に当接配置されたブラシ部材と、該ブラシ部材に当接配置された導電性ロールと、該導電性ロールに当接配置されたブレードとからなり、前記導電性ロールが前記本発明の導電性ロールであることを特徴とする。
【００５８】
本発明の像担持体クリーニングユニットは、図４に示すように、回転するシャフトに対して無数の繊維を植毛して形成されたブラシ部材１０と、このブラシ部材１０に摺接する導電性ロール１１とから構成されている。
【００５９】
前記ブラシ部材１０は、回転するシャフト外周に無数の繊維を配したロール状に形成されている。前記ブラシ部材１０は、像担持体１に対しブラシの先端が僅かに食い込む位置に配置され、像担持体１の周面移動方向と逆方向に前記ブラシ部材１０の周面が回転移動し、この際像担持体１と摺接することによって像担持体１の表面からトナーや外添剤を剥離し、導電性ロール１１へと運ぶ働きを担っている。
【００６０】
具体的なブラシ部材１０の材料としてはナイロン、アクリル、ポリオレフィン、ポリエステル等の樹脂繊維を挙げることができ、導電性粉末やイオン導電剤を配合して導電性を付与したり、繊維一本一本の内部あるいは外部に導電層が形成されたもの等を用いることができる。
【００６１】
上記繊維の抵抗値としては、繊維単体で１０２〜１０９Ωの範囲のものが好ましい。繊維の太さは、３０ｄ以下が好ましく、２０ｄ以下がより好ましい。繊維の密度は、３．１×１０３本／ｃｍ２（２万本／ｉｎｃｈ２）以上が好ましく、４．７×１０３本／ｃｍ２（３万本／ｉｎｃｈ２）以上がより好ましい。
【００６２】
クリーニングブレード（スクレーパー）１２の材料としては、例えば、ＳＵＳ、りん青銅などを使用することができる。特に、導電性ロール１１は耐磨耗性に優れる上記本発明の導電性ロールで構成されるため、クリーニングブレード１２の材料は、その硬度（ＪＩＳ Ａ硬度）が、好ましくは４０〜９０、より好ましくは５０〜８５、さらに好ましくは６０〜８０の材料も用いることができる。
【００６３】
導電性ロール１１は、その外周面が前記ブラシ部材１０の外周面に僅かに食い込む位置に配置され、ブラシ部材１０に付着した残留トナーや外添剤等を担持し、導電性ロール１１に当接配置されたクリーニングブレード１２により、その表面に担持した残留トナーや外添剤等が回収されるように構成されている。
【００６４】
ブラシ部材１０及び導電性ロール１１には、クリーニングバイアスが印加されており、本発明においては、前記ブラシ部材１０及び導電性ロール１１に印加されるクリーニングバイアスに電位差を設けることが好ましい。機械的せん断力と、この電位差とにより像担持体１表面から掻き取られた残留トナーや外添剤等は、静電的に導電性ロール１１へ移動する。
【００６５】
すなわち、先ずクリーニングバイアスの印加されたブラシ部材１０と像担持体１との間に形成される電界によって、前記残留トナー等は像担持体１表面からブラシ部材１０への静電誘引力で引っ張られ、像担持体１表面から除去される。一方、前記導電性ロール１１にはブラシ部材１０よりも絶対値が高く、かつ同極性のクリーニングバイアスが印加されており、ブラシ部材１０に付着した残留トナーや外添剤等は導電性ロール１１に再付着する。
【００６６】
導電性ロール１１には、クリーニングブレード１２（またはスクレーパー１２）が当接しており、導電性ロール１１に付着したトナー等はこのクリーニング手段によって当該導電性ロール１１から除去される。このクリーニング手段は、高耐久性及び低コストの観点よりステンレスあるいはリン青銅の金属薄板等から形成され、その厚さは、０．０２〜２ｍｍ程度の範囲のものが好適に用いられる。
【００６７】
以上のように本発明の像担持体クリーニングユニットは、ブラシ部材１０と導電性ロール１１とに電位差を設けることによって効率的にトナーや紙粉等の微粉末を静電的に吸着移動させるものである。ブラシ部材１０と導電性ロール１１との間の電位差は、絶対値で１００Ｖ以上であることが好ましく、２００以上であることがより好ましい。但し、各部材間での放電により被クリーニング物が電荷注入され、その極性が反転するのを防止する観点から上限は６００Ｖ程度である。
【００６８】
本発明においては、こうして得られた、少なくとも像担持体１の表面に当接配置されたブラシ部材１０と、該ブラシ部材１０に当接配置された導電性ロール１１と、該導電性ロール１１に当接配置されたクリーニングブレード１２とを有する像担持体クリーニングユニットが、像担持体１の移動方向に沿って複数備えられ、各像担持体表面クリーニングユニット毎に印加される電圧が、像担持体１の移動方向に沿って交互に異なる極性であることが好ましい。
【００６９】
転写工程を終えた後に像担持体１の表面に残存する所謂転写残トナーは、転写電界の影響でその極性にバラツキを生じており、正極から逆極に反転したものまで存在する。そこで本発明においては、ブラシ部材１０と導電性ロール１１とクリーニングブレード１２とから成る像担持体クリーニングユニットを、一つの像担持体１に対し複数設置し、かつそれぞれに異なる極性の電位差を設けることにより、例えば正極の転写残トナー及びその逆極に反転した転写残トナーまで効率的なクリーニングすることを可能とするものである。
【００７０】
さらに本発明では、前記像担持体１の移動方向に沿って複数備えられた像担持体クリーニングユニットにおいて、各像担持体クリーニングユニット毎に印加される電圧のうち、像担持体１の移動方向の最も上流側に配置された像担持体クリーニングユニットに印加される電圧が、現像剤担持体表面のトナーと異なる極性であることが好ましい。
【００７１】
転写工程を終えた後に像担持体１表面に残存する所謂転写残トナーは、前記のように転写電界の影響でその極性にバラツキを生じているが、例えば転写電圧が正の場合、その大半は正極のままで存在する。そこで本発明においては、像担持体１の移動方向の最も上流側に配置された像担持体表面クリーニングユニット（第１の像担持体クリーニングユニット）に、転写残トナーと同一の極性（正極）でブラシ部材１０と導電性ロール１１とに電位差のあるクリーニングバイアスを印加し、転写残トナーの大半を占める正極トナーを静電的に吸着移動させ、次の像担持体表面クリーニングユニットに、転写残トナーと異なる極性（負極）であり、かつブラシ部材１０と導電性ロール１１とに電位差のあるクリーニングバイアスを印加することで、逆極性に反転したトナーを静電的に吸着移動させるものである。
【００７２】
すなわち、負帯電性トナーを用いて現像を行うプロセスにおいて、前記第１の像担持体クリーニングユニットに印加される転写残トナーと同一の極性とは、現像剤担持体表面のトナーの極性と異なる極性（正極）であり、本発明においては、第１の像担持体クリーニングユニットへの印加電圧を現像剤担持体表面のトナーと異なる極性とし、続く第２以降の像担持体クリーニングユニットで交互に極性が異なることが好ましいものとなる。
【００７３】
＜プロセスカートリッジ、画像形成装置＞
図５に、前記本発明のクリーニングユニットを用いた本発明の画像形成装置の概略構成を示す。図５における画像形成装置は、帯電電極３１により、感光体（像担持体）３０の表面が一様に帯電され、レーザビームスキャナなどの像露光３２により形成された潜像が現像器３３に収納された現像剤によりトナー画像として現像され、その後このトナー画像が転写電極３４がによって被記録体３６の表面に転写される。転写後の感光体２０表面は、クリーニングユニット３５によってクリーニングされる。
【００７４】
詳細には、上記感光体３０は負帯電系の有機感光体であり、帯電手段によってマイナス電位に一様に帯電される。レーザビームスキャナによる露光によって感光体表面にはネガ潜像が形成され、次いで、現像器３３の反転現像によってこのネガ潜像を現像する。即ち、ネガ潜像は感光体３０の帯電極性と同じマイナスに帯電したトナーによって可視像化される。この様にして形成されたトナー像は転写手段によって直接被記録体３６へ転写された後、定着器を挿通する間に加熱・加圧されて被記録体３６に定着され、排紙トレイへ排出される永久画像となる。
【００７５】
上記画像形成装置においては、前記本発明のクリーニングユニット３５が用いられているため、ブレードを用いることなく長期にわたって効率的に転写残トナーを回収することができ、しかも像担持体クリーニングユニット３５における導電性ロールの電気抵抗、形状が安定しているため像担持体クリーニングユニット３５を繰り返して用いることができる。
【００７６】
前記画像形成装置における各構成部分のうちいくつかを組合わせて、画像形成装置本体から着脱交換可能なプロセスカートリッジとすることができる。例えば。プロセスカートリッジの構成としては、例えば、少なくとも円筒状またはベルト状からなる像担持体と、該像担持体表面に近接または接触するように配置された帯電部材と、本発明の像担持体クリーニングユニットと、からなるプロセスカートリッジ、少なくとも円筒状またはベルト状からなる像担持体と、本発明の像担持体クリーニングユニットと、からなるプロセスカートリッジが挙げられる。
【００７７】
前記いずれのプロセスカートリッジは、他に、現像器等を備えることができ、像担持体の寿命などにより、画像形成装置からはずされ、交換することができる。
【００７８】
また、プロセスカートリッジにおいては、像担持体クリーニングユニットが、像担持体に対し着脱自在であることが好ましい。当該プロセスカートリッジにおいては、通常像担持体クリーニングユニットの寿命が像担持体の寿命より長くなるため、像担持体のみを交換して繰り返しプロセスカートリッジを使用できるようにすることが望ましいからである。
【００７９】
上記のように本発明の像担持体クリーニングユニットを一つのプロセスカーカートリッジとして用いることで、メンテナンスフリーを実現すると共に、プロセスカーカートリッジを交換するだけで高品質の画像形成を容易に繰り返すことができる。
【００８０】
また、本発明の像担持体クリーニングユニットは、図６に示すようなタンデム型カラー画像形成装置にも適用される。なお、タンデム型カラー画像形成装置とは、感光体が２個以上ある画像形成装置である。
【００８１】
図６に例示する画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及びシアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像をそれぞれ形成する４つの画像形成装置ユニット４２ｙ、４２ｍ、４２ｃ、４２ｋをこの順にならべて配置し、この各画像形成ユニットの転写部（感光体ドラムの転写部）に中間転写体ベルト４７を通過させるように配設したタンデムタイプのカラー画像形成装置である。各画像形成ユニットは、そのいずれも、前記図５に示す画像形成装置と同様に、矢印方向に回転する感光体ドラム４０（ｙ、ｍ、ｃ、ｋ）を備え、その感光体ドラム４０の周囲に、帯電極４１、現像装置４２、１次転写ロール（１次転写部材）４３及びクリーニング装置４４等を左側からこの順に配設したものである。また、この各画像形成ユニットの転写部で接触して矢印方向に回転するように、中間転写体ベルト４７は支持ロール４６、張架ロール４８間に張架して配設されている。そしてベルト周長の変化に対しては、張架ロール４８の位置を変更して対応するようになっている。
【００８２】
そして、この画像形成装置においては、中間転写ベルト４７表面に重ねられた各色の転写トナー画像が、支持ロール４６の位置で２次転写ロール４５により被記録体４９の表面に転写される。その後、図示しない定着装置にこの被記録体４９を送り込むことにより、被記録体４９表面のトナー画像を定着させてカラー画像を得るようになっている。なお、上記２次転写では、２次転写電圧は支持ロール４６により印加される。
【００８３】
上記画像形成装置においては、１次転写ロール４３、支持ロール４６、及び張架ロール４８として本発明の導電部材が、クリーニング装置４４として本発明の像担持体クリーニングユニットが各々用いられている。
なお、前記中間転写体ベルト４７は、導電性を有する樹脂ベルト、ゴムベルトなどが用いられるが、カラーレジストレーションの観点から、ベルトの伸びが少ない高弾性率樹脂製中間転写ベルトであることが好ましい。
【００８４】
画像形成装置をタンデム型とすることは、高速での画像形成を可能とする反面、像担持体の消耗が激しく、そのクリーニング方法も非常に大きな技術課題となっていた。本発明の画像形成装置は、像担持体を複数配置した所謂タンデム型画像形成装置において、その像担持体毎に像担持体クリーニングユニットを複数設けている。この構成により高速での画像形成においても像担持体表面の磨耗を少なく抑えつつ確実にクリーニング性能を維持できるのである。
【００８５】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
＜実施例１＞
（導電性ロールの作製）
３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）とｐ−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）とからなるポリアミド酸のＮ−メチルー２ピロリドン（ＮＭＰ）溶液（宇部興産製ユーワニスＳ（固形分１８ｗｔ％）に、乾燥した酸化処理カーボンブラック（ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ４（Ｄｅｇｕｓｓａ社製、ｐＨ３．０、揮発分：１４．０％）をポリイミド樹脂固形分１００質量部に対して、２３質量部添加して、衝突型分散機（シーナス製ＧｅａｎｕｓＰＹ）を用い、圧力２００ＭＰａで、最小面積が１．４ｍｍ２で２分割後衝突させ、再度２分割する経路を５回通過させて、混合して、カーボンブラック入りポリアミド酸溶液（Ａ）を得た。
【００８６】
カーボンブラック入りポリアミド酸溶液（Ａ）の液粘度は、２００ｐｏｉｓｅであった。図３に示す塗布装置を用いて、外径１２ｍｍのＳＵＳ芯体を２００ｒｐｍで回転させながら、ポリアミド酸溶液（Ａ）をシリンジ（Ａ）に入れて、一定量吐出させながら、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動させながら、外径１２ｍｍにＳＵＳ芯体に厚み０．３ｍｍの厚みに塗布した。次いで１０ｒｐｍの速度で回転させながら、１２０℃で６０分間加熱し、次いで常温に冷却した。その後３２０℃まで２℃／分の昇温速度で昇温し、更に３２０℃で３０分加熱し、溶媒の除去、脱水閉環水の除去、及びイミド転化反応の完結を行った。ポリイミド樹脂層の厚みは、０．０６ｍｍであった。得られた導電性ロールの電気抵抗は、５００Ｖ印加時において１×１０８Ωであり、ロール周方向の抵抗ばらつきは±０．１桁であった。
【００８７】
（評価）
図５に示した白黒画像形成装置（印字速度：５０枚／分、Ａ４横送り）に、下記に示した像担持体とブラシ部材と前記導電性ロールとクリーニングブレード（スクレーパー）とからなる第１或いは第２のプロセスカートリッジを装着し、２０万枚の画像形成テストに供した。なお、上記画像形成装置の現像剤としては、スチレン系トナー（体積平均粒径：９．０μｍ、外添剤：シリカ、チタニアとＭｎ／Ｍｇ／Ｓｒ フェライトキャリアとを混合したものを用い、トナーを負帯電とした。
【００８８】
プロセスカートリッジの構成は以下の通りである。
［像担持体］
・膜厚３０μｍのポリカーボネートを含む電荷輸送層を備えた負帯電性有機感光体
［第１のクリーニングユニット］
−ブラシ部材−
・材質：導電性ナイロン（太さ：２デニール（約１７μｍ））
・電気抵抗：１×１０５Ω
・毛足長さ：４ｍｍ
・密度：７．８×１０３本／ｃｍ２（５万本／ｉｎｃｈ２）
・感光体への食い込み量：約１．５ｍｍ
・周速：６０ｍｍ／ｓ
・回転方向：感光体の回転方向に対し逆回転
・ブラシ印加バイアス：＋２００Ｖ
【００８９】
−導電性ロール−
・材質：厚み０．０６ｍｍのポリイミド樹脂を被覆した金属芯体
・電気抵抗：１×１０８Ω
・磨耗量：４ｍｇ
・ブラシへの食い込み量：１．５ｍｍ
・周速：７０ｍｍ／ｓ
・印加バイアス：＋６００Ｖ
【００９０】
−スクレーパー−
・材質：ＳＵＳ３０４
・厚み：８０μｍ
・食い込み量：１．３ｍｍ
・フリーレングス：８．０ｍｍ
【００９１】
［第２のクリーニングユニット］
−ブラシ−
・材質：導電性ナイロン（太さ：２デニール（約１７μｍ））
・電気抵抗：１×１０５Ω
・毛足長さ：４ｍｍ
・密度：７．８×１０３本／ｃｍ２（５万本／ｉｎｃｈ２）
・感光体への食い込み量：約１．５ｍｍ
・周速：６０ｍｍ／ｓ
・回転方向：感光体の回転方向に対し逆回転
・ブラシ印加バイアス：−４００Ｖ
【００９２】
−導電性ロール−
・材質：厚み０．０６ｍｍのポリイミド樹脂を被覆した金属芯体
・電気抵抗：１×１０８Ω
・磨耗量：２ｍｇ
・ブラシへの食い込み量：１．５ｍｍ
・周速：７０ｍｍ／ｓ
・印加バイアス：−８００Ｖ
【００９３】
−スクレーパー−
・材質：ＳＵＳ３０４
・厚み：８０μｍ
・食い込み量：１．３ｍｍ
・フリーレングス：８．０ｍｍ
【００９４】
（評価）
画像形成テスト後、２０万枚目の画像においてもクリーニング不良による画像不良は生じなかった。また感光体表面に画像に現れるような鋭い傷はなく、トナーフィルミングも生じなかった。また、いずれのブラシ部材もトナーの蓄積やへたり等は観察されず、いずれの導電性ロールにも特に大きな変化は観察されず、電気抵抗は１×１０８Ω、周方向抵抗ばらつきは±０．１桁、削れ量は外径が０．５μｍ小さくなる程度であった。さらに、いずれのスクレーパーにも特に大きな変化や削れ等はほとんど観察されなかった。
【００９５】
（実施例２）
実施例１における導電性ロールの作製において、乾燥した酸化処理カーボンブラック（ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ４（Ｄｅｇｕｓｓａ社製、ｐＨ３．０、揮発分：１４．０％）をポリイミド樹脂固形分１００質量部に対して、２２質量部添加して、ポリイミド樹脂層の厚みを０．０７ｍｍとした以外は、実施例１と同じにして、導電性ロールを作製し、評価において、図５に示した画像形成装置の代わりに、図６に示したタンデム型フルカラー画像形成装置（印字速度：６０枚／分、Ａ４横送り）を用い、下記の像担持体とブラシ部材と導電性ロールとクリーニングブレード（スクレーパー）からなる第１或いは第２のプロセスカーカートリッジを用いた以外は同様にして、６０万枚の画像形成テストに供した。プロセスカーカートリッジの構成は以下の通りである。
【００９６】
［像担持体］
・膜厚３０μｍのポリカーボネートを含む電荷移動層を備えた有機感光体。
［第１のクリーニングユニット］
−ブラシ−
・材質：導電性ナイロン（太さ：２デニール（約１７μｍ））
・電気抵抗：１×１０５Ω
・毛足長さ：４ｍｍ
・密度：７．８×１０３本／ｃｍ２（５万本／ｉｎｃｈ２）
・感光体への食い込み量：約１．５ｍｍ
・周速：６０ｍｍ／ｓ
・回転方向：感光体の回転方向に対し逆回転
・ブラシ印加バイアス：＋２００Ｖ
【００９７】
−導電性ロール−
・材質：厚み０．０ｍｍのポリイミド樹脂を被覆した金属芯体
・電気抵抗：５×１０８Ω
・磨耗量：２ｍｇ
・ブラシへの食い込み量：１．５ｍｍ
・周速：７０ｍｍ／ｓ
・印加バイアス：＋６００Ｖ
【００９８】
−スクレーパー−
・材質：ＳＵＳ３０４
・厚み：８０μｍ
・食い込み量：１．３ｍｍ
・フリーレングス：８．０ｍｍ
【００９９】
［第２のクリーニングユニット］
−ブラシ−
・材質：導電性ナイロン（太さ：２デニール（約１７μｍ））
・電気抵抗：１×１０５Ω
・毛足長さ：４ｍｍ
・密度：７．８×１０３本／ｃｍ２（５万本／ｉｎｃｈ２）
・感光体への食い込み量：約１．５ｍｍ
・周速：６０ｍｍ／ｓ
・回転方向：感光体の回転方向に対し逆回転
・ブラシ印加バイアス：−４００Ｖ
【０１００】
−導電性ロール−
・材質：厚み０．０７ｍｍのポリイミド樹脂を被覆した金属芯体
・電気抵抗：５×１０８Ω
・磨耗量：２ｍｇ
・ブラシへの食い込み量：１．５ｍｍ
・周速：７０ｍｍ／ｓ
・印加バイアス：−８００Ｖ
【０１０１】
−スクレーパー−
・材質：ＳＵＳ３０４
・厚み：８０μｍ
・食い込み量：１．３ｍｍ
・フリーレングス：８．０ｍｍ
【０１０２】
画像形成テスト後、６０万枚目の画像においてもクリーニング不良による画像不良は生じなかった。また感光体表面に画像に現れるような鋭い傷はなく、トナーフィルミングも生じなかった。また、いずれのブラシ部材もトナーの蓄積やへたり等は観察されず、いずれの導電性ロールにも特に大きな変化は観察されず、電気抵抗は５×１０８Ω、周方向抵抗ばらつきは±０．１桁、削れ量は外径が１．０μｍ小さくなる程度であった。さらに、いずれのスクレーパーにも特に大きな変化や削れ等はほとんど観察されなかった。
【０１０３】
これら実施例から、本発明のクリーニングユニット用導電性ロール、像担持体クリーニングユニット、それを用いたプロセスカーカートリッジ及び画像形成装置においては、感光体（像担持体）の削れ量が大幅に低減され、長期に渡り高画質を維持出来ると共に物性の変化及び損耗が殆ど生じないため長寿命化が図れ、ひいてはランニングコスト低減が可能となることがわかる。また、本発明の像担持体クリーニングユニットの構成により、感光体の削れ量が大幅に低減され長寿命化が図れ、ひいてはランニングコスト低減が可能となることもわかる。また、高速画像形成装置においても、確実にクリーニングが行え、さらに、像担持体のクリーニング部材として従来用いられてきたゴムブレードと異なり、一定時間使用後に洗浄し容易にリサイクルできるので、省資源化に貢献できることがわかる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、像担持体等に接触してもそれらを汚染することなく、所望の電気抵抗値を安定して得ることができ、物性値の変化がほとんどない、常時小粒子径のトナーや球形のトナーが大量にクリーニングユニットに突入しても、確実に像担持体表面から除去し、かつ外添剤等の像担持体表面への固着をなくすことにより、長期にわたって良好な画質を維持するようにしたクリーニングユニット、及び当該クリーニングユニット用導電性ロールを提供することができる。また、本発明は当該クリーニングユニットを備えることにより、高耐久でランニングコストが低減できるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーニングユニット用導電性ロールの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明のクリーニングユニット用導電性ロールの一例を示す断面図である。
【図３】本発明の導電性ロールの作製するためのフローコート法を説明するための概略図である。
【図４】本発明の像担持体クリーニングユニットの一例を示す概略図である。
【図５】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１、２０、３０、４０ 感光体（像担持体）
１０ ブラシ部材
１１ 導電性ロール
１２ クリーニングブレード
３２ 像露光
３３、４２ 現像器
４３ 転写ロール
３６、４９ 被記録体
３１、４１ 帯電器
３４ 転写器
３５、４４ 像担持体クリーニングユニット
３７ 電源
４５ ２次転写ロール
４６ 支持ロール
４７ 中間転写体
４８ 張架ロール[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a conductive roll for a cleaning unit, a cleaning unit, and a process cartridge and an image forming apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a cleaning device in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a cleaning blade made of an elastic material such as rubber has been used, and one edge of the cleaning blade is brought into contact with the surface of an image carrier such as a photoreceptor. A configuration that removes a developer such as a toner adhered to a surface is well known.
[0003]
The advantages of this cleaning device are that the configuration is simple, the cost is low, and the toner can be removed efficiently. In this method, it is very important that the contact edge of the cleaning blade is stably brought into contact with the surface of the image carrier with a uniform pressure over a long period of time.
[0004]
However, it is easy to cause defective cleaning due to fusing of toner to the edge, paper dust being caught, chipping of the edge due to deterioration of the blade material, and the like. In addition, in a system that uses a toner having a smaller particle diameter or a spherical toner than in the past in order to achieve an improvement in image quality, the adhesion of the toner to the surface of the image carrier after transfer is reduced by van der Waals force. When the cleaning blade is used, the contact pressure of the blade must be set high. Therefore, there is a disadvantage that the frictional force between the blade and the surface of the image carrier increases, and the blade is easily turned up.
[0005]
As an effective cleaning method in a system using a small particle diameter toner or a spherical toner as described above, for example, a method in which an auxiliary brush that rotates in contact with an image carrier at an upstream portion of a cleaning blade is known. (For example, see Patent Document 1). According to this method, the toner firmly adhered to the surface of the image carrier due to van der Waals force or the like as described above is once peeled off from the surface of the image carrier by mechanical shearing force due to rotational contact of a brush, and the adhesive force is applied. To make cleaning easier with a cleaning blade.
[0006]
In the case of this method, there is an advantage that the cleaning of the small particle diameter toner can be performed without setting the contact pressure of the blade so high as compared with the method using only the cleaning blade.
[0007]
By the way, generally, in order to secure the powder fluidity, chargeability, transferability, and cleaning property, a toner having a smaller particle diameter (average particle diameter of about 1 to 50 nanometers) called an external additive is generally used. The substance is mixed. Since the mixing amount of the external additive is determined by the specific surface area of the toner, the smaller the particle size of the toner, the larger the mixing amount of the external additive. Further, it goes without saying that the more the toner is consumed during the image formation, the more the external additive reaches the cleaning unit. For example, in a full-color image forming apparatus that sequentially develops four color toners, since there are many photographic originals, the amount of toner consumed is about ten times larger than that of a normal black-and-white original. More.
[0008]
In the full-color image formation, in the blade cleaning method or the cleaning method in which the auxiliary brush and the cleaning blade are combined, a very small external additive is aggregated at the blade edge portion, and furthermore, the vibration of the blade edge during the movement of the image carrier ( With the so-called "stick-slip development", the aggregated external additives adhere to the surface of the image carrier, causing serious image quality defects such as filming.
[0009]
As a means for solving such a technical problem, a cleaning method using a belt-shaped cleaning member, a so-called web, has been well known in the art. There has been proposed a device that applies a polarity bias and applies ultrasonic vibration to an image carrier (for example, see Patent Document 2).
[0010]
According to this method, the toner can be removed quite efficiently, and further, since the toner and the external additive are not pressed against the surface of the image carrier, there is no sticking of the toner and the external additive to the surface of the image carrier.
However, even in this method, since the adhesive force is strong as described above and it is difficult to completely remove a large amount of the external additive, the external additive accumulates on the image carrier with the repetition of image formation, After all, the image quality deteriorates.
[0011]
A belt using a microfiber woven fabric having a diameter of 15 μm or less as a part of the material of the belt has also been proposed (for example, see Patent Document 3). According to this method, it is possible to sufficiently clean the toner even if the toner has a small particle diameter or a spherical toner. However, when the amount of toner reaching the cleaning device is large, the function is sufficiently performed. There are things you can't do.
[0012]
For example, in a full-color image forming apparatus that sequentially develops four color toners as described above, photographic development and the like are large, and the amount of consumed toner is about ten times as large as that of a normal black and white original. Therefore, the toner overflows at the contact portion of the belt with the surface of the image carrier, and a part of the toner may pass through the belt or adhere to the image carrier.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A 1-312578
[Patent Document 2]
JP-A-60-6977
[Patent Document 3]
JP-A-3-196083
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology.
That is, the present invention can stably obtain a desired electric resistance value without contaminating an image carrier or the like even when it comes into contact with the image carrier or the like, and there is almost no change in physical property values. Even if a large amount of spherical toner rushes into the cleaning unit, it is surely removed from the surface of the image bearing member and good image quality is maintained over a long period of time by eliminating adhesion of external additives and the like to the surface of the image bearing member. A cleaning unit and a conductive roll for the cleaning unit are provided. Another object of the present invention is to provide a process cartridge and an image forming apparatus that are highly durable and can reduce running costs by including the cleaning unit.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention
<1> An image carrier having at least a brush member abutting on the surface of the image carrier, a conductive roll abutting on the brush member, and a blade abutting on the conductive roll A cleaning unit,
An image carrier cleaning unit, wherein the conductive roll includes a core and a coating layer coated on the outer peripheral surface of the core and containing a polyimide resin in which a conductive agent is dispersed.
[0016]
<2> The image carrier cleaning unit according to <1>, wherein the conductive agent is oxidized carbon black.
[0017]
<3> The electric resistance of the conductive roll when 500 V is applied is 1 × 10 5 ~ 1 × 10 10 The image carrier cleaning unit according to <1> or <2>, wherein the range is Ω.
[0018]
<4> The image carrier cleaning unit according to any one of <1> to <3>, wherein the conductive roll of the present invention has a wear amount of 20 mg or less according to JIS K6902.
[0019]
<5> Any one of <1> to <4>, wherein a cleaning bias is applied between the brush member and a conductive roll disposed in contact with the brush member so as to have a potential difference. Item 2. The image carrier cleaning unit according to Item 1.
[0020]
<6> A plurality of the image carrier cleaning units are provided along the moving direction of the image carrier, and the voltage applied to each of the image carrier cleaning units has a different polarity alternately along the moving direction of the image carrier. The image carrier cleaning unit according to any one of <1> to <5>, wherein
[0021]
<7> Among the voltages applied to each of the image carrier cleaning units, the voltage applied to the image carrier surface cleaning unit disposed on the most upstream side in the moving direction of the image carrier is the developer carrier. 7. The image carrier cleaning unit according to claim 6, wherein the polarity is different from that of the toner on the surface.
[0022]
<8> A process cartridge including at least a cylindrical or belt-shaped image carrier and an image carrier cleaning unit, wherein the image carrier cleaning unit is an image cartridge according to any one of <1> to <7>. A process cartridge, which is a carrier cleaning unit.
[0023]
<9> The process car cartridge according to claim 8, wherein the image carrier cleaning unit is detachable from the image carrier.
[0024]
<10> An image forming apparatus comprising the image carrier cleaning unit according to any one of <1> to <7>.
[0025]
<11> An image carrier having at least a brush member abutting on the surface of the image carrier, a conductive roll abutting on the brush member, and a blade abutting on the conductive roll A conductive roll for a cleaning unit used for the cleaning unit,
A conductive roll for a cleaning unit, comprising: a core; and a coating layer that covers the outer peripheral surface of the core and includes a polyimide resin in which a conductive agent is dispersed.
[0026]
<12> The conductive roll for a cleaning unit according to <11>, wherein the conductive agent is oxidized carbon black.
[0027]
<13> The electric resistance of the conductive roll when applying 500 V is 1 × 10 5 ~ 1 × 10 10 The conductive roll for a cleaning unit according to <11> or <12>, which is in a range of Ω.
[0028]
<14> The conductive roll for a cleaning unit according to any one of <11> to <13>, wherein a wear amount of the conductive roll according to JIS K6902 is 20 mg or less.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Conductive roll for cleaning unit>
The conductive roll for a cleaning unit of the present invention (hereinafter, referred to as the conductive roll of the present invention) is used for a cleaning unit described later, and is coated on a core and an outer peripheral surface of the core, and a conductive agent is dispersed therein. And a coating layer containing a polyimide resin.
[0030]
The conductive roll of the present invention includes, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, a core 21 coated with a
[0031]
The polyimide resin is obtained, for example, by reacting an aromatic tetracarboxylic acid component and an aromatic diamine component in an organic polar solvent.
Examples of the aromatic tetracarboxylic acid component include pyromellitic acid, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid, naphthalene-2,3,6,7-tetracarboxylic acid, 2,3,5,6-biphenyl Tetracarboxylic acid, 2,2 ', 3,3'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-diphenylethertetracarboxylic acid Acid, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4,4′-azobenzenetetracarboxylic acid, bis ( 2,3-dicarboxyphenyl) methane, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane, β, β-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane, β, β-bis (3,4-dicarboxy) Phenyl) Kisa has full Oro propane or a mixture of these tetracarboxylic acids. The aromatic diamine component is not particularly limited, and may be m-phenyldiamine, p-phenyldiamine, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 2,4-diaminochlorobenzene, m-xylidine. Diamine, p-xylylenediamine, 1,4-diaminonaphthalene, 1,5-diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, 2,4′-diaminonaphthalebiphenyl, benzidine, 3,3-dimethylbenzidine, 3,3'-dimethoxybenzidine, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether (oxy-p, p'-dianiline; ODA), 4,4'-diaminodiphenyl sulfide , 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminophenylsulfone, 4,4'-diaminoazobe Zen, 4,4'-diaminodiphenylmethane, beta, beta-bis (4-amine phenyl) propane. Examples of the organic polar solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, and hexamethylphosphortriamide. These organic polar solvents may be mixed, if necessary, with phenols such as cresol, phenol and xylenol, and hydrocarbons such as hexane, benzene and toluene. The solvent is also used alone or as a mixture of two or more.
[0032]
Among them, a polymer mainly using 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride as an aromatic tetracarboxylic acid component and p-phenylene as an aromatic diamine component is mainly used. The polyimide resin as a component is rigid and has excellent wear resistance.
[0033]
In addition to the polyimide resin, for example, resin materials such as polyphenylene sulfide, polyether sulfide, polyether imide, and polyarylate, which are excellent in abrasion resistance, can be used in combination.
[0034]
Examples of the conductive agent include metal oxides such as carbon black, carbon powder, graphite, magnetic powder, zinc oxide, tin oxide, and titanium oxide; metal sulfides such as copper sulfide and zinc sulfide; so-called hard metals such as strontium, barium, and rare earths. Ferrites: Ferrites such as magnetite, copper, zinc, nickel and manganese; or those obtained by subjecting their surfaces to conductive treatment as required; metal powders and metal fibers such as tin, iron, copper, and aluminum; copper, iron, manganese, Oxides containing different metal elements such as nickel, zinc, cobalt, barium, aluminum, tin, lithium, magnesium, silicon, and phosphorus; hydroxides, carbonates, metal compounds, and the like; A so-called composite metal oxide which is a solid solution of the obtained metal oxide;
[0035]
As the conductive agent, in consideration of the small fluctuation of the electric resistance value in a high temperature and high humidity environment of 30 ° C. and 85% RH and a low temperature and low humidity environment of 10 ° C. and 15% RH, the conductivity is increased by electronic conduction. It is preferable to use an electron conductive agent that develops.
[0036]
Examples of the electron conductive conductive agent include carbon black having a pH of 5.0 or less (hereinafter, sometimes referred to as “acidic carbon black”). The pH is preferably pH 5.0 or less, more preferably pH 4.0 or less. When the pH of the electron conductive conductive agent is 5.0 or less, the dispersibility in the resin material is improved due to the effect of the oxygen-containing functional group attached to the surface, the electric field dependence is reduced, and the electric field concentration is reduced. It is difficult to get up, and the resistance change due to the environment can be reduced.
[0037]
If necessary, the acidic carbon black may be subjected to an oxidation treatment to impart a carboxyl group, a quinone group, a lactone group, a hydroxyl group, or the like to the surface. In particular, in the present invention, oxidized carbon black is suitably used as the acidic carbon black.
[0038]
As the method of the oxidation treatment, an air oxidation method of reacting by contacting with air in a high temperature atmosphere, a method of reacting with nitrogen oxide or ozone at normal temperature, and an air oxidation at high temperature followed by ozone oxidation at low temperature Method and the like. Specifically, oxidized carbon black can be manufactured by a contact method. Examples of the contact method include a channel method and a gas black method.
[0039]
The acidic carbon black can also be produced by a furnace black method using gas or oil as a raw material. If necessary, after these treatments, a liquid phase oxidation treatment with nitric acid or the like may be performed. In the furnace method, only carbon black having a high pH and a low volatile content is usually produced, but the pH can be adjusted by subjecting the carbon black to the above-mentioned liquid acid treatment. For this reason, pH can be adjusted by post-process treatment with carbon black obtained by furnace method production. For this reason, carbon black obtained by the furnace method and adjusted to have a pH of 5 or less by post-process treatment is also considered to be included in the present invention.
[0040]
The pH of the oxidized carbon black can be determined by adjusting an aqueous suspension of the carbon black and measuring with a glass electrode. The pH of the oxidized carbon black can be appropriately adjusted depending on conditions such as a treatment temperature and a treatment time in the oxidation treatment step.
[0041]
The acidic carbon black preferably contains 1 to 25% by weight, preferably 2 to 20% by weight, more preferably 3.5 to 15% by weight of a volatile component. When the volatile content is less than 1% by weight, the effect of the oxygen-containing functional group attached to the surface is lost, and the dispersibility in the elastic body (binder resin) may be reduced. On the other hand, if it is higher than 25%, the resulting molded article may be decomposed when dispersed in the binder resin, or the amount of water or the like adsorbed by the oxygen-containing functional group on the surface may increase. Problems such as poor appearance may occur. Therefore, by setting the volatile content within the above range, the dispersion in the binder resin can be further improved. The volatile content can be determined from the ratio of organic volatile components (carboxyl group, quinone group, lactone group, hydroxyl group, etc.) generated when carbon black is heated at 950 ° C. for 7 minutes.
[0042]
Specific examples of the acidic carbon include “REGAL 400R” (PH 4.0, volatile content 3.5%), “MONARCH 1300” (PH 2.5, volatile content 9.5%) from Cabot Corporation, and “Degussa Japan” "Color Black FW200" (PH2.5,
[0043]
The amount of the conductive agent is preferably 5 to 40 parts by weight, more preferably 10 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin. If the amount is less than 5 parts by weight or more than 40 parts by weight, a desired electric resistance may not be stably obtained. As a method of dispersing the conductive agent, a method such as a ball mill, an attritor, a sand mill, a pressure kneader, a Banbury mixer, a two-roll, a three-roll, or an extruder can be applied.
[0044]
As the
[0045]
The thickness of the
[0046]
The electric resistance of the conductive roll of the present invention when 500 V is applied is 1 × 10 5 ~ 1 × 10 10 Ω, preferably 1 × 10 5 ~ 1 × 10 9 More preferably, it is in the range of Ω. For example, the electric resistance of the conductive roll is adjusted to the predetermined range by adjusting the amount of the oxidized carbon exemplified as the conductive agent.
[0047]
This electric resistance is 1 × 10 5 If it is less than Ω, charge injection occurs in the cleaning unit, and the polarity of the fine powder such as toner or paper powder scraped off by the brush member is inverted, and it becomes impossible to electrically attract the powder. Electric resistance is 1 × 10 10 If it exceeds Ω, so-called charge-up in which electric charges are accumulated in the conductive roll occurs, and it is also impossible to electrically adsorb fine powder such as toner and paper powder.
[0048]
The electric resistance was measured by placing a conductive roll on the surface of a metal plate such as a copper plate so that a load of 500 g was applied to both ends of the roll, and using a minute current measuring device (R8320 manufactured by Advantest), the conductive roll ( The voltage was applied by applying a voltage of 500 V between the metal plate and the core material when a core material was provided.
[0049]
The amount of abrasion of the conductive roll of the present invention according to JIS K6902 is preferably 20 mg or less, more preferably 10 mg or less, and even more preferably 5 mg or less.
The conductive roll of the present invention is always in contact with, for example, other members (image carrier, cleaning blade, cleaning brush, transfer material, etc.). Therefore, it is required to be made of a material resistant to abrasion. If the abrasion amount exceeds 20 mg, the conductive roll must be replaced in a short cycle due to abrasion of the conductive roll. Conversely, when the conductive member of the present invention, which is resistant to abrasion, is used as a conductive roll in a cleaning unit, the contact pressure and bite amount with a brush member, a blade-shaped cleaning member, and the like can be set to be large, so that the conductive member is used for a long time Cleaning can be performed stably.
[0050]
The conductive roll of the present invention can be produced by coating the core 21 with the
[0051]
In the flow coating method, the polyimide precursor solution is flattened with a spatula while the polyimide precursor solution is caused to flow down to the surface of the core, and the falling point of the polyimide precursor solution and the spatula are horizontally moved from one end of the cylindrical core to the other end. This is a method of applying a polyimide precursor solution to the surface of a cylindrical or cylindrical core by moving the polyimide precursor solution in a direction (axial direction of the core). Here, FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the flow coating method.
[0052]
In FIG. 3, the
[0053]
Here, as the conditions at the time of coating, the rotation speed of the
[0054]
When the
[0055]
The
[0056]
As described above, the conductive roll of the present invention has been described.How the conductive roll of the present invention is specifically arranged and used as a member for a clean unit will be described later in the section of the cleaning unit of the present invention. Also described.
[0057]
<Image carrier cleaning unit>
The image carrier cleaning unit of the present invention includes a brush member disposed at least on the surface of the image carrier, a conductive roll disposed on the brush member, and a blade disposed on the conductive roll. Wherein the conductive roll is the conductive roll of the present invention.
[0058]
As shown in FIG. 4, the image carrier cleaning unit of the present invention includes a
[0059]
The
[0060]
Specific examples of the material of the
[0061]
The resistance value of the fiber is 10 2 -10 9 Those in the range of Ω are preferred. The thickness of the fiber is preferably 30 d or less, more preferably 20 d or less. The fiber density is 3.1 × 10 3 Book / cm 2 (20,000 / inch 2 ) Or more is preferred, and 4.7 × 10 3 Book / cm 2 (30,000 / inch 2 ) Is more preferred.
[0062]
As a material of the cleaning blade (scraper) 12, for example, SUS, phosphor bronze, or the like can be used. In particular, since the conductive roll 11 is composed of the conductive roll of the present invention having excellent abrasion resistance, the material of the
[0063]
The conductive roll 11 is disposed at a position where its outer peripheral surface slightly bites into the outer peripheral surface of the
[0064]
A cleaning bias is applied to the
[0065]
That is, first, by the electric field formed between the
[0066]
A cleaning blade 12 (or a scraper 12) is in contact with the conductive roll 11, and toner or the like attached to the conductive roll 11 is removed from the conductive roll 11 by the cleaning unit. This cleaning means is formed from a thin metal plate of stainless steel or phosphor bronze from the viewpoint of high durability and low cost, and the thickness thereof is preferably in the range of about 0.02 to 2 mm.
[0067]
As described above, the image carrier cleaning unit of the present invention efficiently electrostatically attracts and moves fine powder such as toner and paper powder by providing a potential difference between the
[0068]
In the present invention, the obtained
[0069]
The so-called untransferred toner remaining on the surface of the image carrier 1 after the completion of the transfer process has a variation in polarity due to the influence of the transfer electric field, and exists from a positive electrode to an inverted one. Therefore, in the present invention, a plurality of image carrier cleaning units each including the
[0070]
Further, in the present invention, in the plurality of image carrier cleaning units provided along the moving direction of the image carrier 1, the voltage applied to each image carrier cleaning unit includes a voltage in the moving direction of the image carrier 1. It is preferable that the voltage applied to the image carrier cleaning unit disposed on the most upstream side has a polarity different from that of the toner on the surface of the developer carrier.
[0071]
The so-called transfer residual toner remaining on the surface of the image carrier 1 after the completion of the transfer process has a variation in its polarity due to the influence of the transfer electric field as described above. For example, when the transfer voltage is positive, most of the It exists as a positive electrode. Therefore, in the present invention, the image carrier surface cleaning unit (first image carrier cleaning unit) disposed on the most upstream side in the moving direction of the image carrier 1 is provided with the same polarity (positive electrode) as the transfer residual toner. A cleaning bias having a potential difference is applied between the
[0072]
That is, in the process of developing using the negatively chargeable toner, the same polarity as the transfer residual toner applied to the first image carrier cleaning unit is different from the polarity of the toner on the developer carrier surface. In the present invention, the polarity of the voltage applied to the first image carrier cleaning unit is different from that of the toner on the surface of the developer carrier, and the polarity is alternately changed in the second and subsequent image carrier cleaning units. Are preferably different.
[0073]
<Process cartridge, image forming apparatus>
FIG. 5 shows a schematic configuration of an image forming apparatus of the present invention using the cleaning unit of the present invention. In the image forming apparatus shown in FIG. 5, the surface of a photoconductor (image carrier) 30 is uniformly charged by a charging
[0074]
Specifically, the
[0075]
In the image forming apparatus, since the
[0076]
Some of the components of the image forming apparatus may be combined to form a process cartridge that is detachable from the image forming apparatus main body. For example. The configuration of the process cartridge includes, for example, an image carrier having at least a cylindrical shape or a belt shape, a charging member arranged so as to be close to or in contact with the surface of the image carrier, and an image carrier cleaning unit of the present invention. , A process cartridge including at least a cylindrical or belt-shaped image carrier and the image carrier cleaning unit of the present invention.
[0077]
Any of the above process cartridges can further include a developing device and the like, and can be removed from the image forming apparatus and replaced according to the life of the image carrier.
[0078]
In the process cartridge, the image carrier cleaning unit is preferably detachable from the image carrier. In the process cartridge, the life of the image carrier cleaning unit is usually longer than the life of the image carrier. Therefore, it is desirable that only the image carrier be replaced so that the process cartridge can be used repeatedly.
[0079]
By using the image carrier cleaning unit of the present invention as one process car cartridge as described above, maintenance-free operation can be realized, and high-quality image formation can be easily repeated simply by replacing the process car cartridge. .
[0080]
The image carrier cleaning unit of the present invention is also applicable to a tandem type color image forming apparatus as shown in FIG. The tandem color image forming apparatus is an image forming apparatus having two or more photoconductors.
[0081]
The image forming apparatus illustrated in FIG. 6 includes four image forming
[0082]
In this image forming apparatus, the transfer toner images of each color superimposed on the surface of the
[0083]
In the image forming apparatus, the conductive member of the present invention is used as the
As the
[0084]
The use of a tandem type image forming apparatus makes it possible to form images at a high speed, but on the other hand the consumption of the image carrier is severe, and the cleaning method has been a very important technical problem. The image forming apparatus of the present invention is a so-called tandem image forming apparatus in which a plurality of image carriers are arranged, and a plurality of image carrier cleaning units are provided for each image carrier. With this configuration, even in high-speed image formation, it is possible to reliably maintain the cleaning performance while suppressing abrasion of the image carrier surface.
[0085]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
<Example 1>
(Production of conductive roll)
N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution of polyamic acid composed of 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and p-phenylenediamine (PDA) (Euvarnish S (Ube Industries) 23 parts by mass of dried oxidized carbon black (SPECIAL BLACK4 (manufactured by Degussa, pH 3.0, volatile matter: 14.0%) is added to 100 parts by mass of the polyimide resin solid content) to the solid content of 18 wt%. Using a collision type dispersing machine (Genus PY manufactured by Sinus) at a pressure of 200 MPa and a minimum area of 1.4 mm. 2 Then, the mixture was allowed to collide after being divided into two, passed through the path for dividing into two again five times and mixed to obtain a polyamic acid solution (A) containing carbon black.
[0086]
The liquid viscosity of the polyamic acid solution (A) containing carbon black was 200 poise. Using a coating device shown in FIG. 3, the polyamide acid solution (A) is put into the syringe (A) while the SUS core having an outer diameter of 12 mm is rotated at 200 rpm, and a speed of 200 mm / min. SUS core was applied to a thickness of 0.3 mm with an outer diameter of 12 mm while moving with. Then, the mixture was heated at 120 ° C. for 60 minutes while rotating at a speed of 10 rpm, and then cooled to room temperature. Thereafter, the temperature was raised to 320 ° C. at a rate of 2 ° C./min, and the mixture was further heated at 320 ° C. for 30 minutes to remove the solvent, remove dehydrated ring-closing water, and complete the imide conversion reaction. The thickness of the polyimide resin layer was 0.06 mm. The electric resistance of the obtained conductive roll was 1 × 10 5 when 500 V was applied. 8 Ω, and the resistance variation in the roll circumferential direction was ± 0.1 digit.
[0087]
(Evaluation)
A black and white image forming apparatus (printing speed: 50 sheets / min, A4 horizontal feed) shown in FIG. 5 is provided with a first member including an image carrier, a brush member, the conductive roll, and a cleaning blade (scraper) shown below. Alternatively, the second process cartridge was mounted and subjected to an image forming test of 200,000 sheets. As a developer of the image forming apparatus, a styrene-based toner (volume average particle size: 9.0 μm, an external additive: silica, a mixture of titania and Mn / Mg / Sr ferrite carrier) is used, and It was negatively charged.
[0088]
The configuration of the process cartridge is as follows.
[Image carrier]
A negatively chargeable organic photoreceptor having a charge transport layer containing a 30 μm-thick polycarbonate film
[First cleaning unit]
−Brush member−
・ Material: Conductive nylon (Thickness: 2 denier (about 17μm))
・ Electric resistance: 1 × 10 5 Ω
・ Hair length: 4mm
-Density: 7.8 x 10 3 Book / cm 2 (50,000 / inch 2 )
・ Entrance amount to photoconductor: about 1.5mm
・ Circumferential speed: 60mm / s
・ Rotation direction: reverse rotation to the rotation direction of the photoconductor
・ Brush applied bias: + 200V
[0089]
-Conductive roll-
・ Material: Metal core coated with 0.06 mm thick polyimide resin
・ Electric resistance: 1 × 10 8 Ω
・ Wear: 4mg
・ The amount of bite into the brush: 1.5mm
・ Circumferential speed: 70mm / s
・ Applied bias: + 600V
[0090]
-Scraper-
・ Material: SUS304
・ Thickness: 80 μm
・ Detachment amount: 1.3mm
・ Free length: 8.0mm
[0091]
[Second cleaning unit]
−Brush−
・ Material: Conductive nylon (Thickness: 2 denier (about 17μm))
・ Electric resistance: 1 × 10 5 Ω
・ Hair length: 4mm
-Density: 7.8 x 10 3 Book / cm 2 (50,000 / inch 2 )
・ Entrance amount to photoconductor: about 1.5mm
・ Circumferential speed: 60mm / s
・ Rotation direction: reverse rotation to the rotation direction of the photoconductor
・ Brush applied bias: -400V
[0092]
-Conductive roll-
・ Material: Metal core coated with 0.06 mm thick polyimide resin
・ Electric resistance: 1 × 10 8 Ω
・ Wear: 2mg
・ The amount of bite into the brush: 1.5mm
・ Circumferential speed: 70mm / s
-Applied bias: -800V
[0093]
-Scraper-
・ Material: SUS304
・ Thickness: 80 μm
・ Detachment amount: 1.3mm
・ Free length: 8.0mm
[0094]
(Evaluation)
After the image forming test, no image defect due to defective cleaning occurred in the 200,000th sheet image. Further, there was no sharp scratch on the surface of the photoreceptor as seen in the image, and no toner filming occurred. No accumulation or settling of toner was observed in any of the brush members, no particularly large change was observed in any of the conductive rolls, and the electrical resistance was 1 × 10 8 The variation in resistance in the circumferential direction was ± 0.1 digits, and the shaving amount was such that the outer diameter was reduced by 0.5 μm. Further, particularly no significant change or scraping was observed in any of the scrapers.
[0095]
(Example 2)
In the production of the conductive roll in Example 1, 22 parts of a dry oxidized carbon black (SPECIAL BLACK4 (Degussa, pH 3.0, volatile matter: 14.0%) was added to 100 parts by mass of a polyimide resin solid content. A conductive roll was prepared in the same manner as in Example 1 except that the parts by mass were added and the thickness of the polyimide resin layer was changed to 0.07 mm. In the evaluation, instead of the image forming apparatus shown in FIG. Using a tandem-type full-color image forming apparatus (printing speed: 60 sheets / min, A4 horizontal feed) shown in FIG. 6, a first or a first or second image carrier, brush member, conductive roll, and cleaning blade (scraper) A 600,000-sheet image forming test was performed in the same manner except that the second process car cartridge was used. The configuration is as follows.
[0096]
[Image carrier]
-An organic photoreceptor having a charge transfer layer containing a 30 [mu] m-thick polycarbonate.
[First cleaning unit]
−Brush−
・ Material: Conductive nylon (Thickness: 2 denier (about 17μm))
・ Electric resistance: 1 × 10 5 Ω
・ Hair length: 4mm
-Density: 7.8 x 10 3 Book / cm 2 (50,000 / inch 2 )
・ Entrance amount to photoconductor: about 1.5mm
・ Circumferential speed: 60mm / s
・ Rotation direction: reverse rotation to the rotation direction of the photoconductor
・ Brush applied bias: + 200V
[0097]
-Conductive roll-
・ Material: Metal core coated with 0.0mm thick polyimide resin
・ Electric resistance: 5 × 10 8 Ω
・ Wear: 2mg
・ The amount of bite into the brush: 1.5mm
・ Circumferential speed: 70mm / s
・ Applied bias: + 600V
[0098]
-Scraper-
・ Material: SUS304
・ Thickness: 80 μm
・ Detachment amount: 1.3mm
・ Free length: 8.0mm
[0099]
[Second cleaning unit]
−Brush−
・ Material: Conductive nylon (Thickness: 2 denier (about 17μm))
・ Electric resistance: 1 × 10 5 Ω
・ Hair length: 4mm
-Density: 7.8 x 10 3 Book / cm 2 (50,000 / inch 2 )
・ Entrance amount to photoconductor: about 1.5mm
・ Circumferential speed: 60mm / s
・ Rotation direction: reverse rotation to the rotation direction of the photoconductor
・ Brush applied bias: -400V
[0100]
-Conductive roll-
・ Material: Metal core coated with 0.07 mm thick polyimide resin
・ Electric resistance: 5 × 10 8 Ω
・ Wear: 2mg
・ The amount of bite into the brush: 1.5mm
・ Circumferential speed: 70mm / s
-Applied bias: -800V
[0101]
-Scraper-
・ Material: SUS304
・ Thickness: 80 μm
・ Detachment amount: 1.3mm
・ Free length: 8.0mm
[0102]
After the image forming test, no image defect due to defective cleaning occurred in the 600,000th sheet image. Further, there was no sharp scratch on the surface of the photoreceptor as seen in the image, and no toner filming occurred. Also, no accumulation or settling of toner was observed in any of the brush members, no particularly large change was observed in any of the conductive rolls, and the electric resistance was 5 × 10 8 The variation in resistance in the circumferential direction was ± 0.1 digit, and the shaving amount was such that the outer diameter was reduced by 1.0 μm. Further, particularly no significant change or scraping was observed in any of the scrapers.
[0103]
From these examples, in the conductive roll for the cleaning unit, the image carrier cleaning unit, the process car cartridge and the image forming apparatus using the same according to the present invention, the amount of shaving of the photoconductor (image carrier) is greatly reduced. It can be seen that high image quality can be maintained over a long period of time, and physical property change and wear hardly occur, so that the service life can be extended and the running cost can be reduced. Also, it can be seen that the configuration of the image carrier cleaning unit of the present invention significantly reduces the shaving amount of the photoconductor, prolongs the service life, and can reduce the running cost. In addition, even in a high-speed image forming apparatus, cleaning can be performed reliably, and unlike a rubber blade conventionally used as a cleaning member for an image carrier, it can be easily cleaned after being used for a certain period of time, so that it can be recycled. We can see that we can contribute.
[0104]
【The invention's effect】
As described above, even if it comes into contact with an image carrier or the like, it is possible to stably obtain a desired electric resistance value without contaminating the image carrier and the like, and there is almost no change in the physical property value. Even if a large amount of spherical or spherical toner enters the cleaning unit, it is reliably removed from the image carrier surface and good image quality is maintained over a long period of time by eliminating the attachment of external additives etc. to the image carrier surface. The cleaning unit and the conductive roll for the cleaning unit can be provided. Further, the present invention can provide a process cartridge and an image forming apparatus that are highly durable and can reduce running costs by including the cleaning unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a conductive roll for a cleaning unit of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a conductive roll for a cleaning unit according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a flow coating method for producing a conductive roll of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view illustrating an example of an image carrier cleaning unit of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating another example of the image forming apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 20, 30, 40 Photoconductor (image carrier)
10 brush members
11 Conductive roll
12 Cleaning blade
32 image exposure
33, 42 Developing device
43 Transfer Roll
36, 49 Recording medium
31, 41 Charger
34 Transfer device
35, 44 Image carrier cleaning unit
37 Power
45 Secondary transfer roll
46 Support roll
47 Intermediate transfer member
48 Stretch Roll
Claims (14)
前記導電性ロールが、芯体と、前記芯体外周面に被覆され、導電剤が分散されたポリイミド樹脂を含む被覆層と、を含んで構成されることを特徴とする像担持体クリーニングユニット。An image carrier cleaning unit including at least a brush member abutting on the surface of the image carrier, a conductive roll abutting on the brush member, and a blade abutting on the conductive roll. So,
An image carrier cleaning unit, wherein the conductive roll includes a core and a coating layer coated on the outer peripheral surface of the core and containing a polyimide resin in which a conductive agent is dispersed.
芯体と、前記芯体外周面に被覆され、導電剤が分散されたポリイミド樹脂を含む被覆層と、を含んで構成されることを特徴とするクリーニングユニット用導電性ロール。An image carrier cleaning unit including at least a brush member abutting on the surface of the image carrier, a conductive roll abutting on the brush member, and a blade abutting on the conductive roll. A conductive roll for a cleaning unit to be used,
A conductive roll for a cleaning unit, comprising: a core; and a coating layer that covers the outer peripheral surface of the core and includes a polyimide resin in which a conductive agent is dispersed.
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