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JP2008282005A - クリーニング部材 - Google Patents

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JP2008282005A
JP2008282005A JP2008101859A JP2008101859A JP2008282005A JP 2008282005 A JP2008282005 A JP 2008282005A JP 2008101859 A JP2008101859 A JP 2008101859A JP 2008101859 A JP2008101859 A JP 2008101859A JP 2008282005 A JP2008282005 A JP 2008282005A
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JP2008101859A
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Yoshiki Sasagawa
剛紀 笹川
Michinori Hara
充典 原
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Synztec Co Ltd
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Synztec Co Ltd
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Abstract

【課題】 低コストで長期間に亘って良好なクリーニング性を維持するクリーニング部材を提供することを課題とする。
【解決手段】 芯体11の表面に紐状部材を巻回して形成した下層12と、下層12の外表面に設けられた上層13とからなり、上層13が、繊維13aを撚った糸13Aを編んだ編物からなる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、トナー、外部添加剤、紙粉等を除去するのに用いるクリーニング部材に関し、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に用いられる帯電ロールや感光体に付着するトナーを除去するクリーニングロールとして好適なクリーニング部材に関する。
画像形成装置、例えば、複写機、プリンタあるいはこれらの機能を併せ持った複合OA機器等には、クリーニングブレードやクリーニングロールが用いられている。クリーニングロールは、感光体や帯電ロールに当接させて付着したトナーや、外部添加剤、紙粉、その他の異物を除去するものであるが、クリーニングロールがトナー等の異物を十分に除去できない場合は、感光体や帯電ロール等が傷ついてしまい、さらに印刷画像の不良も生じてしまう。このため、クリーニングロールは、長期間に亘ってクリーニング性を維持することが求められている。
そこで、スポンジ材からなるクリーニング部材を有する帯電装置(特許文献1参照)、円筒状弾性体と、熱融着性繊維を絡み合わせた繊維層とからなるトナー供給ローラ(特許文献2参照)などが提案されている。
しかしながら、特許文献1では、発泡体を成形しこれに穴を開けて芯体を通す、特許文献2では、一度成形したロールに熱融着性繊維を被せた後に再び金型を用いて加熱する、など製造工程が多く、高コストになるという問題があった。また、除去した異物を保持しにくいため長期間に亘って使用するのは困難であるなどの問題があった。
特許第2847524号公報 特開2006−064774号公報
本発明は、このような事情に鑑み、低コストで長期間に亘って良好なクリーニング性を維持するクリーニング部材を提供することを課題とする。
前記課題を解決する本発明の第1の態様は、芯体の表面に紐状部材を巻回して形成した下層と、前記下層の外表面に設けられた上層とからなり、前記上層は、織物又は編物からなる繊維層の少なくとも1層からなることを特徴とするクリーニング部材にある。
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載のクリーニング部材において、前記紐状部材が紡績糸であることを特徴とするクリーニング部材にある。
本発明の第3の態様は、第1の態様に記載のクリーニング部材において、前記紐状部材が熱可塑性エラストマーであることを特徴とするクリーニング部材にある。
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様に記載のクリーニング部材において、前記紐状部材は直径が0.5〜3.0mmであることを特徴とするクリーニング部材にある。
本発明の第5の態様は、第1〜4の何れかの態様に記載のクリーニング部材において、前記上層は、同種又は異種の繊維層を複数積層して形成したものであることを特徴とするクリーニング部材にある。
本発明の第6の態様は、第1〜5の何れかの態様に記載のクリーニング部材において、前記クリーニング部材がロール形状であることを特徴とするクリーニング部材にある。
本発明によると、低コストで長期間に亘って良好なクリーニング性を維持するクリーニング部材を提供することができる。
本発明のクリーニング部材は、芯体の表面に紐状部材を巻回して形成した下層と、下層の外表面に設けられた上層とからなる。このように、芯体の表面に紐状部材を巻回して形成した下層と、所定の上層とを具備することにより、長期間に亘って好適に、当接する部材のトナー、外部添加剤、紙粉、その他の異物を除去することができるものとなる。
以下に、本発明のクリーニング部材の一例であるクリーニングロールを例示し、本発明の詳細を説明する。
図1に本発明のクリーニング部材の一例であるクリーニングロールを示す。図1(a)はクリーニング部材の断面図であり、図1(b)はクリーニング部材の表面(上層)の一部を拡大した概略図である。
図1(a)に示すようにクリーニングロール10は、芯体11上に紐状部材を巻回して形成した下層12を有するものであり、下層12上には上層13が設けられている。
図1のクリーニングロール10の製造方法を、図2を用いて簡単に説明する。まず、紐状部材の一例である毛糸状の紡績糸に接着剤を塗布し、図2(a)に示すように芯体11の表面に螺旋状に密着させて巻回することで下層12を形成する。そして、図2(b)に示すように下層12に編物を被覆して接着することで下層12上に上層13が設けられ、クリーニングロール10となる。なお、ここでいう毛糸状の紡績糸とは、毛糸のように圧縮性及び復元力を有する形状からなる紡績糸をいう。
ここで、下層12は、従来のクリーニング部材の弾性層の代わりとなるものである。上層13が当接部材と当接すると、下層12が上層13と共に当接部材の表面の形状に合わせて変形する。すなわち、下層12が上層13の変形を許容するため、クリーニングロール10の表面は当接部材に密着する。そして、上層13が当接部材から離れると、下層12は圧力から解放されて復元力により形状が回復する。このような下層12を具備するクリーニングロール10は、従来のクリーニング部材よりも製造が容易で低コストなものである。
また、このような下層12は、下層12の表面に設けられた上層13に付着したトナー、外部添加剤、紙粉、その他の異物を保持するのに好適なものである。本実施形態の下層12を構成する毛糸状の紡績糸は、表面に起伏があり、起伏の低い部分に上層13に付着したトナー等が落ち込み、保持できる。さらに、下層12は毛糸状の紡績糸を巻回して形成したものであるため、紡績糸と紡績糸との間にもトナー等が落ち込み、多量のトナー等を保持することができる。したがって、本実施形態のクリーニング部材は、長期間に亘って良好なクリーニング性を維持することができるものとなる。
本実施形態では、芯体11の表面に毛糸状の紡績糸を巻回して下層12としたが、これに限定されず、芯体11の表面に他の紐状部材を巻回して下層12としてもよい。ここで紐状部材は、特に限定されないが、自身が所定の圧縮性、及び復元力を有するものであることが好ましい。ただし、紐状部材自身が所望の圧縮性及び復元力を有するものでなくとも、所定の圧縮性、及び復元力を有するように紐状部材を巻回して下層12としてもよい。なお、ここでいう圧縮性は、上層13が相手部材に当接した際に、上層13と共に当接部材の表面の形状に合わせて変形する程度あればよい。
下層12を構成する紐状部材は、直径が0.5〜3.0mmであることが好ましい。このような範囲を満たすことで、所望の厚さ、圧縮性、及び復元力を得ることができるためである。直径が3.0mmより大きい紐状部材を用いた場合、クリーニング効果は得られるが、クリーニングロールとしたときに、ロールの径が太くなってしまうため、複合OA機器の小型化には不適である。なお、勿論、0.5mmよりも直径の小さい紐状部材を1種類もしくは2種類以上用い、2重、もしくはそれ以上に巻回することで、所望の厚さ、圧縮性、及び復元力を得るようにしてもよい。
紐状部材としては、例えば、各種糸、紐状エラストマーが挙げられる。なお、ここでいう紐状エラストマーとは、エラストマーを紐状に押出成形したものを指す。
上記各種糸としては、例えば、毛糸などの紡績糸、フィラメント糸、フィラメント糸と紡績糸を合わせて集束加工した長短複合糸、マルチフィラメント糸を加工したかさ高加工糸等が挙げられる。各種糸は、見掛け密度が0.2〜0.6g/cmのものが好ましい。見掛け密度が低くなりすぎると、下層12がロール形状を維持するのが困難となるためである。ここでいう見掛け密度とは、空隙などを多く含む糸の重さを、見掛け太さから得られるかさ容積で除した値である。各種糸の材質は特に限定されず、例えば、ポリエステル、ナイロン、アクリル、レーヨン、羊毛等が挙げられる。
また、紐状エラストマーは、硬度がJIS Aで80°以下で且つ圧縮永久歪みが30%以下であるものが好ましい。ニップ量が確保でき、且つ変形が元に戻りやすい、すなわち復元力のある下層12となるためである。紐状エラストマーとしては、具体的には、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー等からなるものが挙げられる。
本実施形態では、上層13は、図1(b)に示すように繊維13aを撚った糸13Aを編んだ編物からなる。なお、ここでいう繊維13aは直径が5μm〜100μmで、アスペクト比(長さと直径との比)が100以上のものである。本実施形態では、繊維13aを撚った糸13Aを用いた。
また、ここでいう糸13Aは、下層12を形成する紐状部材とは異なり、非常に直径が小さいものである。例えば、直径(見かけ太さ)が80〜500μmであることが好ましい。相手部材に付着しているトナーは、粒径が例えば5〜10μmであり、このようなトナーを掻き取るのに好適なものとなるためである。また、この糸13Aを編むことによりできる空隙14が、トナー等の異物を掻き取って抱き込むのに好適な大きさとなるためである。さらに、クリーニングに十分な強度が得られるためである。糸の見かけ太さが80μm未満であると機械的強度が低下する虞があり、糸の見かけ太さが500μmよりも大きくなると上層13の柔軟性が損なわれてしまい、クリーニング性が低下する虞があるため好ましくない。
上述した編物は、コースの幅(μm)及びウエールの幅(μm)が糸13Aの見かけ太さ(μm)に対して3〜10倍であるのが好ましく、特に3〜7倍が好ましい。なお、ここでいう糸の見かけ太さとは、デニールやデシテックスで表記される定長式番手法による太さではなく、顕微鏡等で観察される太さである。
図3(a)に示すように、コースとはループ13A’の横に並んだ列(横列)、ウエールとはループ13A’の縦に並んだ列(縦列)のことである。そして、コースの幅とは横列の幅、具体的にはループ13A’の頂点間の距離であり、ウエールの幅とは縦列の幅、ここではループ13A’のピッチの幅のことである。コースの幅及びウエールの幅が糸の見かけ太さに対して3倍〜10倍である編物は、糸13Aが完全に固定された状態ではなく、上下左右に動くことができる状態である。すなわち、糸13Aが変化に対して追従性のある状態である。このため、当接部材と擦れる際、当接部材のトナー、紙粉、その他異物を掻き取りやすい。また、コースの幅及びウエールの幅が糸の見かけ太さに対して3倍〜10倍である編物は、比較的大きな空隙14Aができており、掻き取った異物を空隙14Aに抱き込むことができるだけではなく、空隙14Aから下層12の内部まで異物を落としみやすく、異物を大量に保持することができる。このため、クリーニングロール10は、より長期間に亘ってクリーニング性を維持することができる。なお、コースの幅又はウエールの幅が糸の見かけ太さに対して3倍未満の編物は、糸13Aの変化に対する追従性がなくなるだけではなく、掻き取った異物を保持し難くなる。また、コースの幅又はウエールの幅が糸の見かけ太さに対して10倍より大きい編物は、糸の変化に対する追従性は向上するが当接部材との接触面積が減少してしまい、クリーニング性が低下する虞がある。
編物の編み方は特に限定されず、例えば、平編、ゴム編、タック編、浮き編、片畦編、両面編、レース編、添毛編等が挙げられる。
本実施形態のクリーニングロールは、糸13Aがロールの回転方向に移動することで、相手部材のトナー等が掻き取られ、クリーニングされる。具体的には、糸13Aを構成する繊維13aのうちの少なくとも一部の繊維13aにトナー等が引っかかり、他の繊維13aがこれらを支えながらクリーニングロール10の回転方向へ移動することで相手部材のトナー等は掻き取られ、掻き取られたトナー等は糸13A同士の空隙14に落ち込む。なお、掻き取られたトナー等は、上述したように下層12へと落ち込み、下層12に保持される。このように繊維13aを撚った糸13Aを編んだ編物は、トナー、外部添加剤、紙粉、他の異物等を好適に除去することができる。
本実施形態では、上層13として編物を用いたが、織物を用いてもよい。織物としては、平織、斜文織及び朱子織等の三元組織、重ね組織が挙げられる。
上記織物は、縦糸同士の間隔(μm)が縦糸の見かけ太さ(μm)に対して3〜10倍で且つ横糸同士の間隔(μm)横糸の見かけ太さ(μm)に対して3〜10倍であるのが好ましく、特に3〜7倍が好ましい。図3(b)に示すように、縦糸13B同士の間隔又は横糸13C同士の間隔は、それぞれ隣接する糸の太さ方向の中心間距離のことである。縦糸13B同士の間隔(μm)が縦糸13Bの見かけ太さ(μm)に対して3倍〜10倍で且つ横糸13C同士の間隔(μm)が横糸13Cの見かけ太さ(μm)に対して3倍〜10倍である織物は、縦糸13B及び横糸13Cが完全に固定された状態ではなく、上下左右に動くことができる状態であり、また、比較的大きな空隙14Bができる。これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、縦糸13B同士の間隔(μm)が縦糸13Bの見かけ太さ(μm)に対して3倍未満、又は横糸13C同士の間隔(μm)が横糸13Cの見かけ太さ(μm)に対して3倍未満の織物は、縦糸13B又は横糸13Cの変化に対する追従性がなくなるだけではなく、掻き取った異物を保持し難くなる。また、縦糸13B同士の間隔(μm)が縦糸13Bの見かけ太さ(μm)に対して10倍より大きい、又は横糸13C同士の間隔(μm)が横糸13Cの見かけ太さ(μm)に対して10倍より大きい織物は、縦糸13B又は横糸13Cの変化に対する追従性は向上するが当接部材との接触面積が減少してしまい、クリーニング性が低下する虞がある。
また、織物の縦糸及び横糸の見かけ太さは特に限定されない。また、織物は、縦糸と横糸とが材質や見かけ太さが異なるものであってもよい。
上層13を構成する糸(編物)、縦糸及び横糸(織物)は、繊維を束ねたものであるが、勿論、繊維を撚ったものでも、繊維を編んだものでもよく、クリーニング性を損なわない範囲で飾り糸(繊維)を含む繊維を束ねたものであってもよい。また、糸(編物)、縦糸及び横糸(織物)を構成する繊維は、太さが5〜100μmであることが好ましい。繊維の太さが5μm未満となると、十分な強度の糸が得られ難くなり、繊維の太さが100μmよりも大きくなると、上層13の柔軟性が得られ難くなり、クリーニング性が低下する虞があるからである。
編物又は織物は、それぞれ上述した条件を満たす糸、又は縦糸及び横糸以外に、クリーニング性を損なわない範囲で他の糸が存在していてもよく、例えば、糸、又は縦糸及び横糸よりも細く縮れた糸が存在していてもよく、起毛した状態の糸が存在していてもよい。
糸(編物)、縦糸及び横糸(織物)の材質はいずれも特に限定されず、例えば、コットン、ウール、麻、シルク、ポリエステル、ナイロン、アクリル等が挙げられるが、耐久性・コストの面からポリエステル、ナイロン、アクリルが好ましい。
また、上層13は、見かけ厚さが0.5mm以上であることが好ましい。機械的強度や耐摩耗性等の機械的特性に優れたものとなるためである。
なお、上層13はトナー等の異物を好適に除去できるものであれば、織物や編物を複数積層したものであってもよい。織物や編物を複数積層して上層13とする場合は、互いに異なるもの、例えば織物と編物とを積層したものでもよく、勿論、同じもの(織物と織物、編物と編物)を積層したものであってもよい。また、例えば織物を積層する場合であっても、異なる繊維からなる織物を積層してもよく、勿論、同じ繊維からなる織物を積層してもよい。
また、上層13は、上述したものに限定されるものではなく、パイル組織からなる織物であってもよい。パイル組織とは、地糸とは別にパイル用の縦糸又は横糸を使って、織物の表面にパイル(輪奈や切毛)を織り込んだ織物のことである。
パイル組織から形成した上層は、厚さが0.5〜3.0mmであることが好ましい。厚さが0.5未満になると十分なニップ量が得られなくなり、3.0mmより厚くなるとクリーニング効果は得られるが、クリーニングロールとしたときに、ロールの径が太くなってしまうため、複合OA機器の小型化には不適となる。
パイル組織の単繊維は、太さが5〜500デシテックスであることが好ましい。クリーニングに十分な強度が得られるためである。単繊維が5デシテックス未満であると機械的強度が低下する虞があり、単繊維が500デシテックスよりも大きくなると上層13の柔軟性が損なわれてしまい、当接部材を傷つける虞があるため好ましくない。
また、パイル組織の糸の密度は、6400〜46000本/cmであることが好ましい。糸の密度がこの範囲となることにより、上層13において異物が十分に保持される。
パイル組織の単繊維の材質は特に限定されず、例えば、ポリアミド、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン等が挙げられる。
本実施形態のクリーニングロール10を使用することで、当接部材のトナー等の異物は、上層13に掻き取られる。そして、上層13に付着したトナー等は下層12へと落ち込んで保持され、上層13に戻ることがない。このため、本実施形態のクリーニングロール10は、長期間に亘って相手部材のトナー等の異物を良好にクリーニングできる。
本実施形態のクリーニングロール10は、長期間に亘って使用してクリーニング性が低下した際には、下層12を芯体11から容易に剥がすことができるので、芯体11を再利用することができる。使用後のクリーニングロール10を回収して芯体11を再利用することで、クリーニングロール10はさらに低コストとすることができる。
本発明のクリーニング部材は、クリーニングロールとして好適なものである。特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に用いられる帯電ロールや感光体に付着するトナーを除去するクリーニングロールとして好適なものである。
以下、具体的な実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものでないことは言うまでもない。
(実施例1)
直径1.5mmの毛糸(アクリル繊維)に、接着剤サイビノールHM−680(サイデン化学株式会社製)を塗布し、φ6.0mmの芯体に巻回して下層を形成した。そして、6−ナイロンからなる編物(糸の見掛け太さ250μm、コースの幅約900μm、ウエールの幅約1100μm、見掛け厚さ600μm)を被覆して接着し、所定の大きさに突っ切りすることで、実施例1のクリーニングロールを得た。
(実施例2)
編物の代わりにレーヨンからなる帯状編物(糸の見掛け太さ80μm、縦糸同士の間隔約500μm、横糸同士の間隔約600μm、見掛け厚さ500μm)を巻回した以外は実施例1と同様にして実施例2のクリーニングロールを得た。
(実施例3)
毛糸の代わりに、直径1.5mmの紐状に成形した熱可塑性エラストマー(セプトン4055:クラレ社製)を用いた以外は実施例1と同様にして実施例3のクリーニングロールを得た。
(実施例4)
直径1.5mmの毛糸(アクリル繊維)に、接着剤サイビノールHM−680(サイデン化学株式会社製)を塗布し、φ6.0mmの芯体に巻回した後に、前記毛糸をさらに巻回して下層を形成した。そして、6−ナイロンからなる編物(糸の見掛け太さ250μm、コースの幅約900μm、ウエールの幅約1100μm、見掛け厚さ600μm)を被覆して接着し、所定の大きさに突っ切りすることで、実施例4のクリーニングロールを得た。
(実施例5)
直径1.5mmの毛糸(アクリル繊維)に、接着剤サイビノールHM−680(サイデン化学株式会社製)を塗布し、φ6.0mmの芯体に巻回する。その後、6−ナイロンからなる編物(糸の見掛け太さ350μm、コースの幅約800μm、ウエールの幅約900μm、見掛け厚さ800μm)を被覆して接着し、6−ナイロンからなる編物(糸の見掛け太さ250μm、コースの幅約900μm、ウエールの幅約1100μm、見掛け厚さ600μm)を被覆して接着した後に、所定の大きさに突っ切りすることで、実施例5のクリーニングロールを得た。
(実施例6)
編物の代わりに、ナイロンからなる太さ110デシテックスの単繊維からなり、33000本/cmで厚さ1.9mmのパイル組織を用いた以外は実施例1と同様にして実施例6のクリーニングロールを得た。
(実施例7)
編物の代わりに、ナイロンからなる太さ110デシテックスの単繊維からなり、27000本/cmで厚さ1.8mmのパイル組織を用いた以外は実施例1と同様にして実施例7のクリーニングロールを得た。
(実施例8)
編物の代わりに、アセテートからなる太さ130デシテックスの単繊維からなり、19800本/cmで厚さ1.9mmのパイル組織を用いた以外は実施例1と同様にして実施例8のクリーニングロールを得た。
(実施例9)
編物の代わりに、エステルからなる太さ84/2デシテックスの単繊維(84デシックスの単繊維を2分割したもの)からなり、34000本/cmで厚さ1.9mmのパイル組織を用いた以外は実施例1と同様にして実施例9のクリーニングロールを得た。
(比較例1)
メラミン樹脂発泡体(BASF社製)を角状にスライスし、芯体を挿入する穴をあけた。これに接着剤を塗布した芯体を挿入し、熱融着後、表面を研磨してロール形状とし、所定の大きさに突っ切りすることで比較例1のクリーニングロールを得た。
実施例1〜3及び実施例6〜9のクリーニングロールと比較例1のクリーニングロールの製造工程を表1に示す。
Figure 2008282005
表1に示すように実施例1〜3及び実施例6〜9のクリーニングロールは、比較例1のクリーニングロールに比べて製造工程が少ない。また、原料が低コストである。これより、本発明のクリーニングロールは、製造工程が少なく、低コストで製造することができるクリーニングロールであることがわかる。
(試験例1)
感光体に当接させた帯電ロールに、各実施例及び比較例1のクリーニングロールを食い込み量0.1mmとなるように当接させた。その後、帯電ロールの幅100mmにトナー約0.03gを均一に塗布し、駆動モータにより感光体を300rpmで回転させた。なお、このとき帯電ロール及びクリーニングロールは連れ回りする。
駆動モータを15分間運転した後の帯電ロールの表面のクリーニング状態を観察し、帯電ロールの表面が良好にクリーニングされている場合は、同様の操作を再び行った。帯電ロールがクリーニングされなくなった時点で操作を終了した。結果を表2に示す。
<トナーの種類>
デジタルトナー(コミカミノルタ社製)
スチレン系レジン:6μm
シリコーン系外部添加剤
+0.6μm酸化チタン
Figure 2008282005
実施例1〜5のクリーニングロールはいずれも、現在クリーニングロールとして用いられている比較例1のクリーニングロールと同程度、又はそれ以上にクリーニングできるものであった。また、実施例6〜9のクリーニングロールはいずれも、比較例1のクリーニングロールよりも長期間に亘って良好なクリーニング性を維持することができるものであった。
以上より、本発明のクリーニング部材は、製造工程が少なく、低コストで製造することができ、長期間に亘って良好なクリーニング性を維持することがわかった。
本発明のクリーニング部材は、ロール形状とした場合、下層に用いる紐状部材の直径を変更することで、研磨加工を行わずとも製品径の調整が行えるので、加工工程を省くことができ、低コスト化及び産業廃棄物の低減が実現できる。
本発明のクリーニング部材の一例であるクリーニングロールを示す図である。 図1のクリーニングロールの製造方法を示す図である。 クリーニングロールの表面(上層)の一部を拡大した概略図である。
符号の説明
10 クリーニングロール
11 芯体
12 下層
13 上層

Claims (6)

  1. 芯体の表面に紐状部材を巻回して形成した下層と、前記下層の外表面に設けられた上層とからなり、前記上層は、織物又は編物からなる繊維層の少なくとも1層からなることを特徴とするクリーニング部材。
  2. 請求項1に記載のクリーニング部材において、前記紐状部材が紡績糸であることを特徴とするクリーニング部材。
  3. 請求項1に記載のクリーニング部材において、前記紐状部材が熱可塑性エラストマーであることを特徴とするクリーニング部材。
  4. 請求項1〜3の何れかに記載のクリーニング部材において、前記紐状部材は直径が0.5〜3.0mmであることを特徴とするクリーニング部材。
  5. 請求項1〜4の何れかに記載のクリーニング部材において、前記上層は、同種又は異種の繊維層を複数積層して形成したものであることを特徴とするクリーニング部材。
  6. 請求項1〜5の何れかに記載のクリーニング部材において、前記クリーニング部材がロール形状であることを特徴とするクリーニング部材。
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