(57)【要約】【課題】トナー保持部材の繊維層のトナー保持性能を維持するとともに毛抜けを防止して白抜けを発生しない画像を得ることを可能とする。【解決手段】トナーによる潜像が形成される像担持体１１のトナー転写後に位置するもので、前記像担持体１１表面を摺擦しつつ前記像担持体１１表面のトナーを一定量保持するトナー保持部材２１を備えたトナー保持装置２０であって、前記トナー保持部材２１は、その少なくとも表面が織物もしくは不織布からなる繊維層２４で形成され、前記繊維層２４の繊維２５表面に、前記繊維層２４の凹凸形状が維持され、かつ各繊維２５，２５間の結合が確保される膜厚の被膜２６が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーによる潜像が形成される像担持体のトナー転写後に位置するもので、前記像担持体表面を摺擦しつつ前記像担持体表面のトナーを一定量保持するトナー保持部材を備えたトナー保持装置であって、
前記トナー保持部材は、その少なくとも表面が織物もしくは不織布からなる繊維層で形成され、
前記繊維層の繊維表面に、前記繊維層の凹凸形状が維持され、かつ各繊維間の結合が確保される膜厚の被膜が形成されている
ことを特徴とするトナー保持装置。
【請求項２】
前記被膜は、前記繊維層表面の凹凸形状が維持されるように各繊維径よりも薄い膜厚で形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のトナー保持装置。
【請求項３】
前記被膜は、有機材料と無機材料とが分子間結合してなる材料で構成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のトナー保持装置。
【請求項４】
前記無機材料は金属アルコキシドである
ことを特徴とする請求項３記載のトナー保持装置。
【請求項５】
前記有機材料と前記無機材料との混合比が質量比で８：１以上８：２以下である
ことを特徴とする請求項３記載のトナー保持装置。
【請求項６】
トナーによる潜像が形成される像担持体を備え、
像担持体のトナー転写後に位置するもので、前記像担持体表面を摺擦しつつ前記像担持体表面のトナーを一定量保持するトナー保持部材を備えた画像形成装置において、
前記トナー保持部材は、その少なくとも表面が織物もしくは不織布からなる繊維層で形成され、
前記繊維層の繊維表面に、前記繊維層の凹凸形状が維持され、かつ各繊維間の結合が確保される膜厚の被膜が形成されている
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを利用してトナーを転写した後の像担持体表面のトナーを保持するトナー保持装置、およびそのトナー保持装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置もしくはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の感光体ドラム表面に形成されたトナー画像を紙面に転写する電子写真方式の画像形成装置では、トナーを転写した後の感光体ドラム表面に残留したトナーの除去が行われている。例えば、研磨パッドを感光体ドラム表面に摺接するように配置して表面を微量研磨できるようにするため、研磨パッドを感光体表面に摺擦する感光体表面の清掃装置が提案されている。この清掃装置では、図５に示すように、感光体ドラム１１１表面を摺擦する研磨パッド１２１と、この研磨パッド１２１を支持するともに感光体ドラムに研磨パッド１２１を押し当てる押し当て板１２２とからなり、上記研磨パッド１２１は、感光体ドラム１１１表面を傷つけないようにするため、ウール、合成繊維、ステンレス繊維の単独または混紡材料で構成されていることが開示されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記構成の清掃装置では、感光体ドラム１１１の表面を摺擦する研磨パッド１２１が繊維で構成されているため、摺擦に伴う毛切れ、擦り切れ、へたりなどの劣化が避けられず、トナーのすり抜け性などが変化してしまい、初期のクリーニング性能を長期に渡り安定的に維持することが困難であった。
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１６１２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、感光体ドラム（像担持体）表面の残留トナーを保持する際に、繊維で構成されている研磨パッド（トナー保持部材）の毛切れ、擦り切れ、へたりなどの劣化が避けられない点である。
【０００６】
本発明は、トナー保持部材の繊維の毛切れ、擦り切れ、へたりなどの劣化を抑制して、初期のクリーニング性能（トナー保持性能）を長期に渡り安定的に維持することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るトナー保持装置は、トナーによる潜像が形成される像担持体のトナー転写後に位置するもので、前記像担持体表面を摺擦しつつ前記像担持体表面のトナーを一定量保持するトナー保持部材を備えたトナー保持装置であって、前記トナー保持部材は、その少なくとも表面が織物もしくは不織布からなる繊維層で形成され、前記繊維層の繊維表面に、前記繊維層表面の凹凸形状が維持され、かつ各繊維間の結合が確保される膜厚の被膜が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るトナー保持装置では、繊維層表面の凹凸形状が維持されることにより、トナー保持部材が有するトナーの保持力と適度なトナーのすり抜け状態が確保される。また、繊維間の結合が確保されることにより毛切れ、擦り切れ、へたりが防止される。例えば、繊維表面に被膜が形成されていることから、繊維表面の強度が高まるので、繊維の擦り減りが抑制される。また、特定の繊維が立ちにくくなり、繊維が引っ張られても抜け難くなるので、繊維の抜け（毛抜け）が防止される。また、繊維の途中で磨耗により切れたとしても、その切れた両方の繊維は他の繊維と被膜によって接着状態にあるので、毛抜けを起こすことが抑制される。さらに、被膜が各繊維の強度を補強する機能を持つことにより、繊維層のへたりが防止される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るトナー保持装置によれば、トナー保持部材の少なくとも表面が織物もしくは不織布からなる繊維層で形成され、その繊維層の繊維表面に、繊維間の空隙が確保され、かつ各繊維間の結合が確保される膜厚の被膜が形成されているため、繊維の毛切れ、擦り切れ、へたりなどの劣化が抑制され、長期にわたり初期のクリーニング性能を維持することができる。よって、白抜けを発生しない良質な画像を長期にわたって得ることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のトナー保持装置に係る一実施の形態の第１例を、図１のトナー保持装置の概略構成を示した断面図および図２の画像形成装置のトナー保持装置が設置される主要部を示した概略構成図によって説明する。図１では、（１）図にトナー保持装置の概略構成図を示し、（２）図に繊維層２４表面の拡大図を示し、（３）図に（２）図中のＡ−Ａ’線断面を示した。
【００１１】
まず、画像形成装置について説明する。図２に示すように、画像形成装置１は、画像書込部（図示せず）によって静電潜像が書き込まれるドラム状の像担持体１１（例えば感光体ドラム）と、像担持体１１の円周方向に沿って配設された像担持体１１表面を帯電する帯電器１２、帯電器１２によって帯電された像担持体１１の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光器１３と、静電潜像をトナーで現像する現像器１４と、像担持体１１に圧接されて像担持体１１に形成されたトナー画像をシートに転写する転写器１５（例えば転写ロール）と、シートに転写されたトナー画像を定着させる定着器（図示せず）等を備えているもので、像担持体１１の回転方向（矢印方向）において転写器１５と帯電器１２との間にトナー保持装置２０が備えられているものである。
【００１２】
図１（１）、（２）および（３）に示すように、上記トナー保持装置２０は、像担持体１１表面の残留トナーを保持するトナー保持部材２１と、このトナー保持部材２１が像担持体１１表面を摺擦するように弾性部材２２を介して支持する押し当て部材２３とを備えている。上記トナー保持部材２１は、その少なくとも表面が織物もしくは不織布からなる繊維層２４で形成されている。この例では、トナー保持部材２１全体を繊維層２４で形成した。
【００１３】
上記繊維層２４を構成する繊維２５表面には、繊維層２４表面の凹凸形状が維持された状態で、かつ各繊維２５同士の結合が確保される膜厚に、被膜２６が形成されている。この被膜２６は、繊維層２４が像担持体１１表面に摺擦されても繊維２５の毛抜け、擦り切れ、繊維層２４のへたり等を抑制できるとともに、像担持体１１表面を損傷（例えば擦り傷、化学的変化等）を与えない材料であることが求められる。
【００１４】
したがって、被膜２６の膜厚の上限は、繊維層２４表面の凹凸形状が維持される膜厚とすることが必要であり、また、繊維２５，２５間の隙間２７を潰すことがないような膜厚とすることが好ましく、例えば繊維２５の直径より薄い膜厚とする。このような膜厚の被膜２６を形成することで、繊維層２４の表面がトナーを保持できるような凹凸形状を維持することが可能になり、繊維層２４表面における機械的なトナーの保持とすり抜けの好ましい状態を維持することが可能になる。また、被膜２６の膜厚の下限は、隣接する繊維２５同士を接着して毛立ちの発生が起こり難くなることが達成されるとともに、たとえ繊維２５が切れたとしても他の繊維に接着されていることによって毛抜けし難くなることが達成される膜厚とする。さらに、像担持体１１に繊維層２４を摺擦させた際の被膜２６の耐久性が確保される膜厚とすることも必要である。これらの性能を得るには、被膜２６の種類にもよるが、３μｍ以上の膜厚とすればよい。例えば、被膜２６がポリジメチルシロキサン重合体で形成されている場合には、例えば３μｍ以上５μｍ以下（又は繊維径以下）の膜厚に形成されていればよい。
【００１５】
また上記被膜２６の条件を満たす材料として、無機物質と有機物質とが分子間結合してなる物質が好ましい。このような材料は、例えば有機材料と無機材料とをゾルゲル反応させることで得られる。
【００１６】
上記有機材料には、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリルエラストマーから選択される材料を用いることができる。
【００１７】
また、上記無機材料には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などの化合物であるところのテトラメトキシチタン、アルミニウムトリス、アセチルアセテートなどから選択される金属アルコキシドを用いることができる。
【００１８】
上記有機材料と無機材料との混合比（質量比）は、例えば８：１以上８：２以下で構成されていることが好ましい。上記有機材料と無機材料との混合比が８：２よりも大きくなると、無機材料が多くなりすぎるため、繊維層２４が像担持体１１表面を摺擦した際に、像担持体１１表面にスクラッチを発生させてしまう。一方、上記有機材料と無機材料との比率が８：１よりも小さくなると、無機材料の混入比が少なくなるので、被膜２６の耐久性が低下し、被膜２６が磨耗し易くなる、剥がれ易くなるという問題が生じる。よって、上記のような有機材料と無機材料との混合比とした。
【００１９】
このように、被膜２６には無機材料が混入されていることから、像担持体１１表面に繊維層２４を摺擦させた場合、被膜２６の磨耗が抑制される。
【００２０】
次に、上記有機材料と無機材料との混合比による像担持体表面のスクラッチグレードを調べた、その結果を図３に示す。図３では、縦軸にスクラッチグレードを示した。このスクラッチグレードは、目視によりスクラッチの限度見本に対して、スクラッチの幅と深さとを目視により相対的に比較したものであり、数値が大きくなる程、スクラッチがより大きくなることを示している。
【００２１】
また、材料Ａは、有機材料にジメチルシクロヘキサンを用い、無機材料にシリカを用いたものであり、その混合比を８：２と８：３とにしたものである。また材料Ｂは、有機材料にフッ素樹脂を用い、無機材料にテトラメトキシチタンを用いたものであり、その混合比を８：２と８：３とにしたものである。さらに材料Ｃは、有機材料にジメチルシクロヘキサンを用い、無機材料にアルミニウムを用いたものであり、その混合比を８：２と８：３とにしたものである。
【００２２】
図３から判るように、材料Ａ，材料Ｂ、材料Ｃともに、有機材料と無機材料との混合比が８：２のとき、スクラッチが生じないことがわかった。一方、有機材料と無機材料との混合比が８：３のときには、いずれの材料もスクラッチを発生していた。また、その他の有機材料と無機材料の組み合わせであっても、有機材料と無機材料との混合比が８：２の場合にはスクラッチの発生は確認できなかった。さらに、スクラッチの発生は、有機材料と無機材料との混合比が８：１以下のときに発生が確認できなかった。したがって、有機材料と無機材料との混合比は、８：２以下であることが好ましいことがわかる。
【００２３】
他方、有機材料と無機材料との混合比において、無機材料の混合比が少なくなり過ぎると、被膜２６の耐久性が低化してきて、像担持体１１表面に摺擦したとき、繊維２５表面より被膜が剥がれる、もしくは磨耗する等の問題が発生する。この点を考慮すると、有機材料と無機材料との混合比は、８：１以上とすることが好ましい。
【００２４】
そして、上記有機材料と無機材料とが分子間結合してなる材料としては、具体的には、シロキサン重合体（例えば、ポリジメチルシロキサン）又はフッ素樹脂共重合体、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などの共重合体から選択される材料が挙げられる。
【００２５】
例えば、被膜２６をポリジメチルシロキサンで形成する場合には、例えば図４に示すような、加水分解された金属アルコキシドの縮合重合反応により、被膜２６を形成するためのポリジメチルシロキサン塗布液を形成する。このポリジメチルシロキサン塗布液を用いて繊維層２４を例えば浸漬塗布することで、繊維層２４にポリジメチルシロキサンからなる被膜２６を形成することができる。
【００２６】
また、上記トナー保持装置２０を構成する弾性部材２２は、繊維層２４の微小変形を吸収するもので、繊維層２４の支持面にわたって均一な弾性力を有するもので構成されていることが好ましい。そのような性質を有する弾性部材２２としては、例えば、多孔質弾性体がある。このような材料としてはスポンジ、発泡スチロール等がある。
【００２７】
次に、具体的な実施例について説明する。
【００２８】
トナー保持装置２０の実施例１は、以下のような構成となっている。弾性部材２２にはスポンジを用い、繊維層２４にはポリエステルとナイロンからなる不織布を用いた。このような不織布として、一例として日本バイリーン社製のＷＰ８０８５がある。この繊維層２４を構成する繊維２５は例えば５μｍの太さを有している。この繊維層２４には、有機材料にポリウレタン、無機材料にシリカを用い、それらを８：２の割合で混合させ、ゾルゲル反応させることで分子間結合させた塗布液が塗布される。塗布方法には浸漬塗布（ディップコート）法を用い、その結果、塗布膜厚は２μｍ以上４μｍ以下とした。このように、塗布膜厚を２μｍ以上としておけば、被膜２６が像担持体１１との摺擦によって破損することはない。
【００２９】
トナー保持装置２０の実施例２は、以下のような構成となっている。弾性部材２２にはスポンジを用い、繊維層２４には上記実施例１と同様なポリエステルとナイロンからなる不織布を用いた。この実施例２では、繊維層２４に、有機材料にジメチルシクロヘキサン、無機材料にシリカを用い、それらを８：２の割合で混合させ、ゾルゲル反応させることで分子間結合させた塗布液が塗布されている。塗布方法には浸漬塗布（ディップコート）法を用い、その結果、塗布膜厚は１μｍ以上３μｍ以下とした。このようにして被膜２６が形成されている。
【００３０】
次に、トナー保持装置２０の比較例１を説明する。この比較例１は、上記実施例１と同様に、弾性部材２２にはスポンジを用い、上記繊維層２４にはポリエステルとナイロンからなる不織布を用いた。この繊維層２４を構成する繊維２５は例えば１０μｍの太さを有している。この比較例１では、繊維層２４に、有機材料にポリウレタン、無機材料にシリカを用い、それらを８：２の割合で混合させ、ゾルゲル反応させることで分子間結合させた塗布液が塗布されている。塗布方法には浸漬塗布（ディップコート）法を用い、その結果、塗布膜厚は２０μｍとした。
【００３１】
次に、トナー保持装置２０の比較例２を説明する。この比較例２は、上記実施例１と同様に、弾性部材２２にはスポンジを用い、上記繊維層２４にはポリエステルとナイロンからなる不織布を用いた。この繊維層２４を構成する繊維２５は例えば７μｍの太さを有している。この比較例２では、繊維層２４に、導電性ポリピロールからなる被膜２６が塗布されている。塗布方法には浸漬塗布（ディップコート）法を用い、その結果、塗布膜厚は１μｍとした。
【００３２】
上記実施例１、２および比較例１、２および従来例について、繊維層２４の毛抜けによるプアクリ頻度を調べた。その際、像担持体１１へ押し圧を繊維層２４側に像担持体１１が１ｇ／ｍｍの食い込み量となるように、トナー保持装置２０を像担持体１１側へ押し圧して、像担持体１１を回転させた。なお、従来例は、実施例１において被膜を形成しない場合である。
【００３３】
その結果を表１に示す。表１中の丸印は白抜けの発生が無い場合、△印、×印、××印はトナー保持性が悪化した場合であり、トナー保持性は、△印より×印、×印より××印の方が悪化していることを示している。また×××印は繊維層の繊維の毛抜けが発生した場合を示している。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
上記表１に示すように、本発明の実施例１および実施例２では、印刷枚数の１００ｋｐｖとなっても毛抜けの発生は無く、またトナーの保持性能の低下も見られなかった。一方、比較例１では１０ｋｐｖでトナー保持性が低下し始め、印刷枚数の増大とともにトナー保持性が悪化した。同様に、比較例２でも、１０ｋｐｖでトナー保持性が低下し始め、印刷枚数の増大とともにトナー保持性が悪化し、１００ｋｐｖでは繊維層の毛抜けの発生が確認できた。また、従来例では、５ｋｐｖでもトナー保持性が低下し、印刷枚数の増大とともにトナー保持性が悪化し、１００ｋｐｖでは繊維層の毛抜けの発生が確認できた。
【００３６】
また、上記表１には記載していないが、被膜２６をウレタン樹脂材のみで構成したものでは、トナー保持部材２１（繊維層２４）の変形性には追従できるが、像担持体１１との摺擦による耐久性がないため、被膜２６はすぐに剥がれてしまい、毛抜けなどの問題が発生した。
【００３７】
よって、上記被膜２６を無機物質と有機物質とが分子間結合してなる材料で形成することによって、繊維層２４の変形性に追従でき、かつ像担持体１１との摺擦による繊維層２４の耐久性も得られるようになる。すなわち、有機物質の柔軟性と無機物質の硬さを合わせ持たせることで、耐久性と毛抜け防止に対する柔軟性を併せ持たせることが可能になる。この結果、像担持体１１表面を損傷することなく、過剰に磨耗させることなく、毛抜けなどの問題の発生を無くすことができるようになる。また、被膜２６の膜厚は、厚くなり過ぎるとトナー保持性が悪化するため、繊維層２４の凹凸が維持される膜厚以下とする必要があり、逆に薄くなり過ぎると繊維２５，２５間の結合を確保することが困難になり、また被膜２６自体の耐久性が無くなってくるので、繊維２５，２５間の結合が確保でき、被膜２６の耐久性が確保できる膜厚以上とする必要がある。
【００３８】
また、上記被膜２６を形成する方法として、ゾルゲル反応を用いることにより、均一なマトリックスの高分子結合が得られるので、被膜の全体にわたって均一な柔軟性を確保することができる。また、被膜２６の耐久性を確保する無機物質が均一に取りこまれるので、像担持体１１に繊維層２４を摺擦させた際の被膜２６の耐久性がむらなく確保できる。
【００３９】
次に、トナー保持装置２０の動作の一例を説明する。像担持体１１にはトナーによる潜像が形成されている。このような像担持体１１の潜像を転写ロールによって記録用紙に転写する。その際、潜像を形成していたトナーは全てが記録用紙に転写されず、一部が像担持体１１表面に残る。
【００４０】
その残留トナーは、像担持体１１の回転（図面矢印方向に回転）によって、トナー保持装置２０の繊維層２４によって保持される。その際、繊維層２４は像担持体１１側に押し圧されている。このため、繊維層２４の繊維２５は、像担持体１１表面の形状に撓み、それにともなって、有機材料を主体として形成されている被膜２６も繊維２５の機械的動きに追従する。このため、繊維層２４によって、像担持体１１表面の残留トナーをむらなく保持することが可能になるので、像担持体１１表面をクリーンな状態に維持され、毛抜けなどによるプアクリや画像の白抜け（Ｄｅｆｅｃｔ）の発生がない良質な画像を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のトナー保持装置に係る実施の形態の一例を示した図面であり、（１）図はトナー保持装置の概略構成図を示し図面であり、（２）図は繊維層２４表面の拡大図であり、（３）図は（２）図中のＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置のトナー保持装置が設置される主要部を示した概略構成図である。
【図３】有機材料と無機材料との混合比による像担持体表面のスクラッチグレードを示した図である。
【図４】金属アルコキシドによるポリジメチルシロキサンを生成する化学反応を説明する図である。
【図５】従来技術を示した概略構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…画像形成装置、２０…トナー保持装置、２１…トナー保持部材、２２…弾性部材、２３…押し当て部材、２４…繊維層、２５…繊維、２６…被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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